Производство стеклофибробетона санитарно защитная зона. Фундаментальные исследования. Строительство из стеклофибробетона

История и природа возникновения такого материала, как стеклофибробетон уходит, как сказали бы матерые историки, «корнями» в древность, а если еще и образнее, то «соломой» на Восток. С тех самых времен, как человек разумный стал использовать этот строительный материал для возведения своего нехитрого, но уже достаточно надежного жилища (сроком годности до 25 лет) – можно считать началом развития технологии производства стеклофибробетона. Жидкая глина, хорошо промешанная ногами с частицами рубленой соломы (а иногда и свежего навоза домашних животных), как ни странно, до сих пор является строительным материалом для многих восточных культур. Называется этот материал, который делается кустарно и вручную, точнее «ногами» – саман*. На Востоке саман часто заменяет дорогое дерево, не менее дорогостоящий кирпич и бетонные блоки. Заметив свойство соломы «скреплять» частицы глины, не давать глине в таком составе разваливаться, древние зодчие научились впоследствии использовать армирование уже разных материалов как «систему» …

На Западе и в США стеклофибробетон (architectural concrete – англ. architectural en béton – фр, die architektonische Beton - нем,) знают, как надежный материал тоже давно.

Производство искусственного камня из бетона разных марок (архитектурного бетона, полимербетона, стеклофибробетона) - похожего по внешнему виду и изготовленного так, чтобы убедительно имитировать цвет, фактуру и внешний вид натурального тесаного камня, стало популярным не сразу. Самое раннее зафиксированное использование искусственного камня в Европе датируется 1138 годом. Следующий письменный источник его возникновения относит нас в век продолжающихся технологических открытий, в 1855 год. Когда предприимчивый и, видимо, «рукастый» француз Ламбо Жан Луи сделал не что-нибудь, а лодку из цементного раствора, которую он армировал металлической, а возможно, и стальной сеткой.

Потребовались пара веков, экспериментов, удач и поражений, прежде, чем материал стеклофибробетон завоевал свое нынешнее лидирующее положение в строительной отрасли. Широко архитектурный бетон начали использовать в Лондоне уже в начале 1900 -х, а в США, в период «Великой депрессии», примерно в 1920 году.

Начало расцвета этого материала приходится уже на двадцатый век. С конца семидесятых производство стеклофибробетона было сильно продвинуто в Западной Европе, а чуть позже и в США и Японии. В эти дни фибробетон был использован: в Берлине (ФРГ)- для реконструкции двухпролетного моста (1988 г), в японском гольф-клубе (1992г) - для сооружения вантового моста. В Лос-Анджелесе и Санта-Монике (США), по программе повышения сейсмоустойчивости были применены защитные облицовки колонн с использованием матов на основе стеклофибробетона.

По данным последних (за десятилетие) экономических обзоров строительной отрасли масштабы прироста производства стеклофибробетона в США и Европе увеличиваются год из года на 14% и более... Значительная часть зданий, архитектурный декор в «столице безумных игр США» Лас Вегасе создана из стеклофибробетона. Чуть позже были: станция метро «Тютюсен» - японца Тадао Андо, мост «Зрагоза» Захи Хадид.

За всем этим начался бум использования бетона армированного фиброй (the roving – англ.). И вот уже сэр Норман Фостер (Lord Norman Foster), Сантьяго Калатрава (Santiago Calatrava), Оскар Нимейер (Oscar Niemeyer) и большое количество мэтров от мировой архитектуры – обратили свой взор и стали использовать фибробетон в своих проектах…

И вот, наконец, и у нас, в России британский архитектор Заха Хадид (Zaha Hadid) создала нечто интересное, сильно отличающееся от типовой архитектуры даже по современным меркам. В отделке торгового комплекса «Пересвет - Плаза» на Шарикоподшипниковкой 5, изначально был запроектирован отделочный стеклофибробетон, который наша компания произвела и успешно смонтировала в 2014 году в интерьере и на фасаде (прим. на фасаде комплекса отделан цокольный крупногабаритный карниз с радиусными элементами).

Научные разработки и исследования свойств стеклофибробетона, его применение в России основываются на советских (60-х годов) научных работах, фундаментальных трудах К. Л. Бирюковича, П. П. Будникова, М. Т. Дулебы, М. А. Краснова, Т. Г. Маркаряна, Р. М. Мхикяна, и других новаторов. В период «застоя», «перестройки», этот материал был незаслуженно забыт, но сегодня большинство серьезных архитектурных и строительных компаний России знакомы с СФБ и используют этот благодарный материал в проектировании и отделке.

С самого момента своего образования и постоянно, мы изучаем опыт современного, технологичного и экономного производства стеклофибробетона. Ранее, опираясь на небольшой рыночный опыт российских коллег, Архитектура Благополучия в основном выполняла отделку фасадов и интерьеров, используя в архитектурных элементах такие материалы: гипс, мдф, стеклокомпозит, архитектурный бетон, натуральный камень, шамот… Но в стеклофибробетон мы, похоже, влюбились всерьез и надолго. Теперь это - наш основной фасадный и конкурентный материал. Изучение его главных возможностей в области фактур, цвета, способов применения - наша основная рыночная стратегия и задача.

Нужно сказать, что нам удалось сделать большой скачек в качестве и количестве производства архитектурного декора из стеклофибробетона. И эти изыскания повлияли на цену стеклофибробетона для заказчика. За десяток лет большим коллективом специалистов (архитекторов, конструкторов, технологов, модельщиков) и специалистов из других смежных сфер деятельности – на нашей базе осваивалась новая для России технология – производство декора для фасадов из стеклофибробетона.

С 2007 по 2011 год - нами разрабатывались способы и методы проектирования СФБ для «мокрых», композитных и вентилируемых фасадов. В процессе конструирования элементов фасада, подготовки ППР, тестировались, отбирались лучшие материалы крепления и оптимальные комплектующие для производства. На производстве стеклофибробетона делались опытные образцы и, наконец, в настоящее время разработаны, проверены и утверждены лучшие технологические решения декора фасадов.

С 2010 года производственной базой, лабораторией, конструкторским и проектным бюро «АБ» при реставрации, проектировании в строительстве в городской и загородной фасадной отделке стали выполняться ограждения различного типа для балконов и парапетов. Учитывая большой фонд реконструкции жилья – это направление еще долго будет актуальным и поэтому использование стеклофибробетона. На практике ограждения балконов имеют различную форму - плоскую, округлую, многогранную. Встречаются ограждения балконов с резным растительным орнаментом, геометрическим и произвольным рисунком.

К 2012 году мы существенно обобщили зарубежный и отечественный опыт и разработали новые технические решения для рельефной отделки, как для крупнопанельных зданий, так и для отделки сравнительно небольших (до 1000 м кв) фасадов частного загородного строительства.

В нашей практике нашли применение простые и стилизованные архитектурные элементы и детали, которые соответствуют современным индустриальным и технологическим методам строительства: панели, колонны, карнизы, элементы декоративной отделки.

Уже в 2015 году мы открыли новое производство в Московской области (г Ивантеевка ул. Заречная 1), площадью 2500 кв м. где одним из первых масштабных проектов стало изготовление 1600 кв. м крупнопанельных архитектурных изделий с интеграцией мраморной крошки для объекта государственного и международного масштаба – Техноцентра Сколково. Подпорные стенки для цветников и крупногабаритные панели на цоколь здания – вот основной вид изделий, произведенный нашим предприятием для Сколково.

Одно из лучших качеств стеклофибробетона – убедительное и практически аутентичное повторение фактур: песчаника, сланца, дерева, шамота, сделала наши индивидуальные фасады разнообразными и запоминающимися, позволили существенно расширить зоны применения этого материала.

Кроме того, в новых экономических условиях, в условиях жесткой конкуренции, нам удалось найти эффективные экономические решения, повлиявшие на ценообразование. Мы заметили, что наибольшего экономического эффекта возможно достичь, производя архитектурные детали для крупномасштабных проектов. Пилоны, колонны, тумбы, пилястры, крупногабаритные и декоративные карнизы с большим тиражом производства, тонкостенные – заметно выгоднее по цене, по сравнению с другим фасадным архитектурным декором из других материалов.

В то же время, такие изделия как балясины, полубалясины, поручни, основания балясин, небольшие по тиражу наименее выгоднее и для заказчика, и для нас, как для производителя. Это не означает, однако, что мы станем отказываться от производства балюстрад, особенно учитывая тот фактор, что при существующей базе форм на эти изделия – цена возможна самая демократичная.

Итак - Стеклофибробетон – что это за материал?

Стеклофибробетон имеет несколько переводных названий: англ - the GRC, нем - die architektonische Beton или Glas-Faser Beton.

В состав готовых архитектурных изделий из него входит: портладцемент высоких марок** (в основном иностранного производства - Турция, Дания, реже Египет), кварцевый мытый полифракционный песок определенных фракций, щелочестойкое (обязательно – щелочестойкое!) стекловолокно (стеклоровинг) и вода. Предпочтительным является применение волокон с содержанием диоксида циркония 15% и выше. Дисперсное фибровое армирование компенсирует основные минусы бетона - низкую прочность при растяжении и хрупкость разрушения. По сравнению с обычным стержневым стальным напряженным армированием бетона, армирование стеклофиброй позволяет получить целый комплекс эффектов.

В некоторых случаях есть возможность использовать базальтовое волокно, но с определенными ограничениями, касающимися толщины изделия, их функциональной нагрузки. Благодаря использованию щелочестойкого стекловолокна, обработки его оксидом циркония, готовые архитектурные изделия имеют лучшие фасадные качества – легкость, прочность, долговечность. Цена на эти изделия имеет серьезные конкурентные преимущества перед другими аналогами.

Особенность технологии производства:

Стеклофибробетон после заливки в форму имеет неизбежную усадку. Самый большой процент усадки происходит на этапе твердения. Он, как правило, зависит от песчано-цементного и водоцементного отношения. Вызванное усадкой трещинообразование, уменьшают, увеличивая процент содержания фибры и случайной ее ориентацией, при этом дисперсное армирование значительно снижает риск распространения усадочных трещин.

Дополнительные возможности:

Современные достижения химии так же активно влияют на качество производства СтеклоФиброБетона. Еще несколько лет назад для более быстрого процесса гидратации бетона – мы использовали пропарочную камеру, существенно удлиняя срок производства, соответственно и увеличивалась цена на производство. Можем с гордостью сказать, что с дедовским методом покончено. Современные химические добавки BASF позволяют создать водоцементное отношение в диапазоне 0,33-0,38 без замедления твердения в любом возрасте бетона. Кроме того, химические добавки в бетон, снижая сроки производства готовых изделий, сводят на нет лишнее испарение влаги из матрицы бетона.

Производители отечественного декора из стеклофибробетона для наиболее высокой надежности конечного качества деталей используют минеральные добавки отечественного производства. За счет связывания в бетоне Ca (OH)2 в гидросиликаты кальция снижается щелочность цементного камня, в результате снижается агрессивность к стеклоровингу, повышается стойкость к выщелачиванию, карбонизационной усадке. Для условий производственного цикла (пневмонабрызга раствора бетона в форму) применение добавок играет решающую роль, так как добавки обеспечивают реологию бетонной смеси.

После изучения немецкого опыта выпуска архбетона и стеклофибробетона мы перешли на иной качественный уровень производства. Мы не используем отечественные добавки ввиду их несовершенного качества. Благодаря добавлению суперпластификатора третьего поколения на основе поликарбоксилатного эфира GLENIUM 115 немецкой фирмы BASF (имеет представительство и контроль производства в России) мы получили хорошие постоянные результаты. За счет использования GLENIUM 115 достигаются следующие явные технологические преимущества базового материала при производстве стеклофибробетона:

А) повышается конечная прочность бетона при сжатии, а так же прочность при изгибе и растяжении (сфб изделия выдерживают большие нагрузки, и как следствие, повышается итоговая марка бетона в готовых изделиях, что подтверждается испытаниями в лаборатории);

Б) повышается подвижность бетона с низким водоцементным соотношением без расслоения или водоотделения (добавка позволяет уменьшать количество добавляемой воды, что приводит к скорому вставанию смеси бетона (завершается процесс гидратации) сфб изделий без трещинообразований и расслоений);

В) сокращается цикл укладки смеси в формы (уменьшаются трудозатраты и себестоимость);

Г) исключается пропарка изделий (происходит значительное ускорение времени производства (на 80% времени), исключая целый этап, снижение цены за изделие за счет уменьшения затрат на электроэнергию); значительно улучшается качество поверхности бетона.

Фибробетон сочетает в себе, свойственный обычному бетону, высокий предел прочности на сжатие. Но в СФБ это предел намного обычного бетона выше благодаря «стеклофиброармированию».

По физическим и физико-химическим качествам стеклофибробетон превосходит обычный бетон сразу по нескольким параметрам:

1. Прочностью на изгиб и растяжение (превышает бетон в 4-5 раз);

2. Ударной прочностью (в 10-15 раз);

3. Морозостойкостью (до 300 циклов – обычный бетон от 50);

4. Водонепроницаем (W14);

5. Имеет высокую степень сцепления с обычным бетоном;

6. Обладает высокой стойкостью к трещинообразованию.

Среди цементосодержащих и других строительных материалов – фибробетон самый экологически чистый и безопасный. Фактически, это лучший для производства архитектурных изделий, материал. Фасадные и интерьерные элементы не содержат вредных компонентов, относятся к категории несгораемых материалов (класс горючести – 100% НГ). Ключевое значение эти свойства имеют при возникновении пожаров – в отличие от других искусственных материалов (ПСБС – 25 Ф, ППУ, материалов с другими наполнителями из полимеров) – стеклофибробетон в виде готовых изделий не выделяет вредных веществ при нагревании. Он высоко устойчив к химической агрессии, его можно обрабатывать и мыть любыми известными средствами по уходу за поверхностями. Фибробетон не подвержен коррозии и гниению, так как в материале нечему коррозировать и гнить. Особенно хороши изделия из него для использования в SPA - салонах, аквапарках, банях - так как материал сопротивляется проникновению хлоридов. Из-за того, что в стеклофибробетоне наполнитель и стальная арматура замещены не распадающимися в щелочной среде волокнами, распределенными хаотично в жидкой смеси из цемента и песка – он и имеет свои уникальные характеристики. Гомогенно армированные и плотно утрамбованные плоскости, как правило, существенно имеют более тонкие стенки изделия, что влияет и на расход материала, его доставку, подъем и монтаж. Если сравнивать аналоги полнотелого бетона и сфб, то последний будет легче на 90%!

Первые опыты внести именно стекловолокно в бетон относят к пятидесятым годам нашего столетия. Тогда ученые и практики столкнулись с неразрешимой проблемой – растворению стекловолокна в агрессивной коррозионной среде. И только к концу 60 х английским ученым удалось найти рецепт счастья за счет обработки стекловолокна оксидом циркония.

Помимо исключительных функциональных свойств, стеклофибробетон отличают повышенная архитектурная выразительность, а также надежная пластичность. Изделиям из сфб возможно придать практически любые формы, что позволяет реализовать масштаб даже необузданной архитектурной мысли и, соотвественно, облегчить монтаж, снижая нагрузки на здания, а значит и стоимость работ. При этом, отсутствие в теле изделий жесткого арматурного каркаса из металла и стали (как например, в ЖБИ-конструкциях, полнотелых панелях или в архитектурном бетоне) позволяет иметь неограниченный диапазон образования форм, что важно для реализации современных сложных архитектурных проектов. СФБ способен приобретать сложные пространственные формы и воссоздавать самые неожиданные для очень прочного материала очертания. В процессе заливки (пневмонабрызга или премикса) в силиконовые формы, застывший материал точно копирует мельчайшие детали поверхности матрицы, позволяет получать большое разнообразие цветовых решений и отделки лицевой поверхности, способен имитировать по внешнему виду, фактуре и цвету разнообразные отделочные природные и искусственные материалы.

Одним из главных преимуществ архитектурных деталей из стеклофибробетона по сравнению с массой аналогичных решений отделки фасадов - является их малый вес. (Как правило, на один квадратный метр - это от 16 до 32 кг.) Это - ощутимая экономия на затратах на материал, транспорте, погрузочно-разгрузочных операциях и стоимости монтажа. При этом изделия из СФБ имеют малое поперечное сечение (в диапазоне от 6 до 50 мм) и являются значительно более легкими по сравнению с изделиями из обычного товарного бетона.

Использование материала: стеклофибробетон непосредственно на строительной площадке.

В 2017 году нашей компанией впервые за нашу многолетнюю практику стеклофибробетон, использован в качестве основного материала для изготовления бионического фасада в проекте реализации фасада медиа-центра в ландшафтном проекте «Зарядье». Общий объем наносимого стеклофибробетона по принципу торкрет-технологии достиг 1000 м кв. Сложные бионические формы на подготовленные металлические сетчатые поверхности были нанесены в несколько слоев. Максимальная толщина слоя – 50 мм. Финишным слоем служила выравнивающаяся специализированная штукатурка и краска от компании «Капарол», которая прошла испытание временем на наших объектах.

Бетон, как экоматериал

Еще одна из причин говорить об экологичности бетона - его природа происхождения. Цемент изготавливается из взятого в природе распространенного известняка и некоторых видов глин. Другие наполнители бетонной смеси - кварцевый песок, речной песок, галька и щебень - так же имеют природное происхождение. Если говорить о работе пластификатора в бетонной смеси, работающего на уменьшение водоцементного соотношения (уменьшения воды в смеси) - то его химические особенности таковы, что после затвердения бетона, говорить о каком-либо вреде – состава в 0,001% от общего объема - не имеет смысла.

Современная химическая промышленность сделала бетон фантастическим материалом, то вдруг застывающим за считанные минуты, то сдерживающим ядерные испытания, то текущим и пластичным, как вода... Все это бетону позволяет быть самым популярным и необходимым материалом для развития практически любого направления деятельности во всем мире. И как результат, - бетон сегодня часто используется в непривычном для обывателя местах. Его можно встретить в отделке интерьеров салонов красоты в виде колонн, в зонах SPA, (имитация скал, прозрачный бетон, антивандальный архитектурный декор), в создании мебели и кухонных гарнитур, купольном строительстве, ландшафтном дизайне, в малых архитектурных формах... Причина этому - все те же непревзойденные характеристики этого материала. Можно смело говорить, что бетон - воссозданный камень, который при этом не выделяет летучих органических элементов и пыль.

Прочность и долговечность

Путем смешивания цемента различных марок с наполнителями, пластификаторами, фиброй - производители сегодня имеют возможность производить в промышленных масштабах бетон с прочностью на сжатие от 3 МПа до 250 МПа. Особая стойкость к воздействию окружающей среды - делает это материал успешным заменителем натурального камня. Малоизвестная особенность хорошего бетона - акустический барьер для шума. Волны шума - не передаются по матрице бетона, а хорошо отражаются, не вызывая колебаний в материале.

Дополнительная полезная информация о стеклофибробетоне:

Факторы, влияющие на качество архитектурного декора из СФБ:

1. Количество фибры в смеси. Минимальное содержание – от 3% от массы сухого материала. Именно при таком обьема стекловолокна достигается максимум прочности. Увеличение процентного содержания фибры ведет к лишнему воздухововлечению, созданию эффекта «ваты» в изделиях, приводит к хрупкости.

2. Водоцементное отношение. Правильное соотношение воды - 17 кг на 100 кг смеси цемента и песка. При этом необходимо использовать качественный пластификатор. Это – важное условие. В противном случае стеклофибробетонный декор следует пропаривать не менее 8 часов при температуре 80 С.

4. Длина волокон фибры. Регулируется пистолетом для набрызга. Лучшая длина – 2 см. Количество, длина, ориентация в первую очередь влияют на предел прочности при растяжении (Rp), предел прочности при изгибе (Rизг) и ударную вязкость.

5. Условия твердения и ухаживания за бетоном. Температура в помещении не ниже 18С. Значительная влажность.

Наличие в нашей компании постоянного квалифицированного состава, своей лаборатории для испытания материалов, собственного цеха и оборудования для производства архитектурных деталей из фибробетона позволяет качественно производить изделия для фасадов, интерьеров и ландшафта.

Компании, занимающиеся разработкой стеклофибробетона в смежных дорожно-метро-строительных направлениях: Филиал ОАО ЦНИИС «НИЦ «Тоннели и метрополитены», ФГБОУ ВПО «СибАДИ», О. Беннетт «РусЭластоПластик», Филиал ОАО ЦНИИС «НИЦ «Тоннели и метрополитены» (ОАО ЦНИИС), (ООО «НИЦ Тоннельной ассоциации», Тоннельная ассоциация России, ОАО «НИЦ «Строительство (НИИЖБ), «РусЭластоПластик»

* Саман – (перевод с тюркского буквально – солома), в быту имеет иные названия: глинобетон, глинофибробетон, кирпич-сырец, глиносырцовый материал… Саман начали использовать еще в 5 тысячелетии до нашей эры. Применяется в Средней Азии для жилых построек и заборов – дувалов. В России использование встречается на Северном Кавказе, Алтае. Преимущества материала: низкая цена материала, высокие теплозвукоизоляционные свойства, огнестойкость, гигроскопичность, экологичность. Саман упоминается в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Эфрона.

Способность стеклофибробетона передавать фактуры:

Преимущества cтеклофибробетона перед другими отделочными материалами:

Материал	Преимущества	Недостатки
Пенополиуретан (ППУ)	Долговечен (фасад до 10 лет); Стоек к перепадам температур; Четкость рисунка, при хорошем качестве формы; Не гниет; Не впитывает запахи	Горюч Г4; Синтетическое происхождение; Временная усадка; Не устойчив к механическим повреждениям; Индивидуальные заказы очень дорогие; Плотность 300 кг.на м.кв.
Пенополистирол (ПСБ-С) – сделан из полистирола и его производных Плотность 50 кг.на м.кв.	Простота и легкость монтажа; Влагостойкость; Теплопроводный; Очень низкая цена; Легко хранится, транспортируется; не гниет	Горюч; Синтетическое происхождение; Паропронепроницаемость; Материал электризуется и собирает пыль; Небольшой выбор рисунка в декоре, не обладает чёткостью, размытые элементы; Недолговечность (фасад до 10 лет); низкий уровень ударопрочности; Впитывает запахи; Хрупкий при перевозке; Индивидуальные заказы невозможны; Не используется в местах скопления людей, детских садах и детский учреждениях. Дает усадку.
Бетон. Песконабивной. Товарный (серый цемент + песок, вода)	Не горюч; Прочный; Стоек к любым погодным условиям (до 150 циклов); Долговечность, при условии высокой марки цемента	Низкий уровень тепло и звукоизоляции; Тяжелый материал; Нечеткий рисунок; Долгий срок «вставания». Высокая нагрузка на здания. Дорогой монтаж.
Стеклокомпозит	Эластичный, прочный при малом весе; Антикоррозийный водоотталкивающие качества; Возможность выполнения изделий объемных форм и конфигураций; Простота эксплуатации; Хорошо удерживает тепло	Морозостойкость (до 50 циклов); При низких толщинах, может деформироваться; Долгие сроки изготовления, относительно СФБ в 2-3 раза; Не рекомендуется использовать в детских садах и детских учреждениях. Высокая цена. Долгие сроки производства
Керамогранит	Экологичность; Не горюч; Стоек к любым погодным условиям (до 120 циклов) Долговечность; Прочность, износостойкость	Хрупкость при транспортировке; Невозможно изготовить декоративные изделия; Отсутствие возможности для индивидуальных проектов;
Натуральный камень (гранит)	Экологичен; Не горюч; Стоек к любым погодным условиям; Престижен; Прочен; Долговечен; Механическая прочность, износостойкость; Природные уникальные фактуры	Высокая цена; Тяжелый материал; Не везде возможно смонтировать; При больших объемах, невозможна одноцветность материала

Где нельзя использовать СФБ:

1. На фасадах деревянных зданий (дерево имеет свойство ссыхаться или разбухать, в зависимости от влажности) – прикрепляя карнизы непосредственно на балки…

2. В несущих конструкциях без соответствующих креплений, в виде пустотелого материала (СФБ в основном используется в декоре – здесь высока его экономичность).

3. На фасадах, где невозможно установить специальные крепления (металлическую подсистему) или если нельзя закрепиться, по какой либо причине, в стену.

4. В непосредственной близости от источника огня - более 40С (внутренняя отделка каминов).

5. Изделия из стеклофибробетона нельзя использовать без покрытия их гидрофобизирующим составом, либо без покрытия их фасадной краской.

Можно ли производить архитектурный декор из стеклофибробетона – своими руками?

Разумеется, все, что сделал один – повторить и улучшить другой - в состоянии. Для небольших частных историй с архитектурой – возможность производства архитектурного декора реальна, при использовании технологии премиксинга, наличия небольшой площади и доступных инструментов для смешивания материала. В противном случае, необходимо приобрести весьма недешевое оборудование, что в условиях локальной задачи не имеет смысла.

В любом случае, безусловно, необходимо придерживаться испытанных рецептур. Кроме того, изготовить своими руками модель и форму для своего дома – может быть прекрасной реализацией вашего творческого потенциала – будет, что показать детям и оставить внукам! При необходимости мы готовы помочь умельцам создать собственными руками арх. декор за короткий срок. Обращайтсь!

Цена на архитектурный декор из стеклофибробетона колеблется в зависимости от сложности изделия, тиража, цвета, фактуры. Благодаря наличию готовых форм – стоимость изделий может быть существенно ниже по цене, чем новодел. Ориентировочная стоимость на январь 2018 г – от 4500 руб. за кв. метр. Подробно вы можете получить консультацию, связавшись с нами по телефонам, указанным на сайте.

НАШ АДРЕС:

127247 Москва, Дмитровское шоссе, д. 100, корп. 2, этаж 7, офис 4711, офисный центр "Норд Хаус"

Стеклофибробетон – это надежный и легкий строительный материал, который можно использовать в различных направлениях архитектуры. Например, для декорирования фасадов. Он обладает хорошей репутацией в строительстве, благодаря своим уникальным особенностям и характеристикам. Уже более 20 лет его активно применяют в России.

По прочности он превышает обычный бетон, благодаря чему, у него более широкая сфера применения. Сегодня мы рассмотрим состав, свойства, особенности, преимущества и недостатки стеклофибробетона. Определим, действительно ли имеет смысл использовать его как альтернативу обычному бетону или все же актуальность под сомнением.

Из чего состоит стеклофибробетон и какие его свойства

Не углубляясь в незначительные детали, можно выделить три основных компонента стеклофибробетона.

Высокопрочный белый цемент. От его качества зависит прочность и долговечность материала.
Щелочестойкое стекловолокно. Оно напыляется при помощи специального пистолета под давлением, соединяясь с цементной смесью.
Разного рода отвердители и пластификаторы, которые делают его гибче и позволяют быстрее отвердевать.

Для соединения раствора и приготовления массы также нужна вода. Иногда может применяться базальтовое волокно. Но это возможно только в определенных соотношениях толщины и функциональной нагрузки на готовый блок. Использование щелочестойкого стекловолокна в изделии из стеклофибробетона, повышает устойчивость к повреждениям.

Цена стеклофибробетона не так высока в сравнении с другими материалами. Поэтому он имеет сильную конкурентоспособность на рынке строительных материалов.

При производстве стеклофибробетона, обязательно происходит усадка. Особенно высок её процент на этапе твердения. В некоторой мере процент усадки можно регулировать, подбирая соотношение цемента и воды. Из-за усадки также происходит трещинообразование. Их сокращают, повышая содержание фибры или применяя дисперсное армирование.

Кроме описанных компонентов, современный метод производства стеклофибробетона может подразумевать различные минеральные добавки с целью обеспечения реологии бетонной смеси.

Существуют изделия с фибровым армированием – для их армирования используется стекловолокно. Его равномерно разделяют по цементному слою. А также изделия с комбинированным армированием – при их армировании, также могут использоваться дополнительные компоненты. Например, стержневая, проволочная, стальная арматура.

Характеристики стеклофибробетона

Стеклофибробетон отличается своими высокими характеристиками прочности и легкости. Рассмотрим подробнее.

Повышенная плотность материала, которая достигает 2550 кг/м3.
Прочность при сжатии выше обычной – до 840 кг/см2.
Модуль упругости — (1.0-2.5) 104 МПа.
Огнестойкость. Материал устойчив к огню, превосходит стандартный бетон.
Морозостойкость в 4 раза выше обычного бетона.
Горение – несгораемый материал.
Устойчивость к влаге абсолютная – не впитывают влагу.
Удлинение при разрушении материала – до 1.2%
Высокая скорость производства.

Как видно их этих показателей, стеклофибробетон превосходит обычный бетон, а значит, имеет более высокий строительный потенциал. Во многих сферах использовать его получается гораздо выгоднее, чем обычные смеси, несмотря на его стоимость.

Плюсы стеклофибробетона и свойства

Рассмотрим главные достоинства этого материала с конкретным пояснением.

Относительно малый вес. Благодаря этому, панели из стеклофибробетона (и другие изделия) легко транспортируются и не вызывают сложностей при монтаже.
Уменьшение нагрузки на конструкцию. Это качество позволит сэкономить на дополнительном укреплении фундамента.
Легко формируется, повторяет мелкие детали и подходит для создания разной фактуры. Поэтому декоративный стеклофибробетон часто применяется для реконструкции и реставрационных работ разного типа.
Возможность получения любой цветовой окраски, методом добавления различных пигментов, а также в зависимости от цвета наполнителей материала.
Экологически чистый материал. Применение стеклофибробетона совершенно безопасно для здоровья человека.
Устойчивость материала в коррозии и экстремальным погодным условиям.

Преимуществ у стеклофибробетона много. Сейчас стеклофибробетон чаще используют при строительстве многоэтажных сооружений, поскольку он легче. Удается существенно расширить творческие замыслы архитекторов, по сравнению со строительством из железобетона.

Сферы использования стеклофибробетона

Оптимальное сочетание технических особенностей, делает стеклофибробетон применимым в разных сферах. Помимо строительства многоэтажных сооружений, его можно использовать в следующих случаях:

Для реализации дизайнерских изделий. Когда есть не типовая задача с необычными требованиями.
В качестве материала для облицовки здания. При этом, новые панели просто накладываются поверх имеющегося стройматериала.
При серийном строительстве. Простота монтажа стеклофибробетона, позволяет возводить строительные конструкции с высокой скоростью. Это могут быть торговые ряды, кафе, магазины и другие объекты. Стеклофибробетон для фасада может использоваться эффективно как при оригинальном, таки и при типовом строительстве, если стоит такая задача.

Также материал используется в случаях, когда высота помещения слишком ограничена и надо при минимальной толщине перекрытия и пола реализовать высокую прочность. В целом, он может везде заменить обычный бетон, вопрос только в рентабельности.

Элементы из стеклофибробетона

Данный материал позволяет делать любые декоративные элементы с высоким качеством конструкции и долговечностью. Вот несколько примеров:

облицовочные панели для наружной и внутренней отделки;
колоны зданий;
фасадные камни разной формы, например, цокольные, замкнутые;
подоконники жилых и промышленных объектов;
декоративные элементы, производимые на заказ;
ограждения на колоннах и лоджиях.

Еще стеклофибробетон может использоваться в ландшафтном дизайне. При этом он может реалистично воссоздать ряд других материалов: от пробковой материи до бронзовых деталей.

Для установки стеклофибробетона используются разные средства монтажа, предназначенные для определенных условий. При подборе средств, следует учитывать следующие требования:

надежность крепления;
обеспечение равномерных стыков;
равномерное распределение нагрузки на максимальной площади;
целостность конструкции во время ветра, сильно вибрации, механических воздействий.

При монтаже всегда учитываются:

срок эксплуатации крепежной системы;
вес используемых панелей;
количество опорных и фиксирующих узлов.

Если соблюдать все необходимые требования и учитывать особенности материала, строительные элементы из стеклофибробетона не выйдут из строя долгие годы.

Недостатки стеклофибробетона

Из всего вышеописанного следует вывод, что стеклофибробетон имеет целый комплекс положительных качеств. Но есть и отрицательные моменты в его использовании.

Отсутствие устойчивости к воздействию щелочей. Чтобы компенсировать этот недостаток, достаточно применить стеклянную фибру при строительстве.
Раствор очень быстро затвердевает. Это действительно может стать серьёзной проблемой. Стеклофибробетон необходимо укладывать очень быстро. Требуется более высокая скорость, в сравнении с обычным бетоном.
Изменение прочности со временем. Также серьёзный недостаток бетонов данного типа

Но положительных сторон больше, а недостатки можно компенсировать дополнительными средствами, либо просто учитывать их изначально при подготовке проекта. Судя по текущим темпам роста использования декоративного стеклофибробетона, этот материал ждет широкое распространение. Он все чаще становится выбором архитекторов, с целью продления жизни их творений и повышения эстетической привлекательности.

Новое время диктует правила использования и внедрения новых конструкционных материалов в совокупности с новыми технологиями. Создание «новых материалов из прежних» возможно путем возможного армирования широко известных материалов. Так, армированный бетон по экономическим показателям и прочностным характеристикам превосходит обычный марочный бетон. Одним из наиболее прогрессивных видов армирования бетона является фибровое армирование, таким образом, фибровое армирование бетона дает начало материалу - фибробетону. Соответственно по типу используемых фибровых отрезков различают классы фибробетона.

Самые распространенные виды фибр для бетона следующие:

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

Из них экономически выгодным и одновременно технологически простым является фибровое армирование стекловолокном, что дает начало уникальному материалу - стеклофибробетону.

Основные определения

Стеклофибробетон - является разновидностью фибробетона и изготавливается из мелкозернистого бетона (бетон-матрица) и армирующих его отрезков стекловолокна (фибр), равномерно распределенных по объему бетона изделия или отдельных его частей (зон). Совместность работы бетона и фибр обеспечивается за счет сцепления по их поверхности; тем самым работает огромная площадь перекрытия бетона и фибр (от 10000 до 50000 м2 в зависимости от назначения получаемого материала), формируя качественно новые свойства нового материала - стеклофибробетона.

Расширение производства и применение конструкций из стеклофибробетона является важным резервом снижения стоимости строительства, экономии трудозатрат, повышения эксплуатационной надежности и долговечности строительных конструкций.

Дисперсное армирование повышает не только прочностные свойства бетона, но, что особенно важно, улучшает эксплуатационные характеристики конструкций, например, устойчивость к динамическим, температурно-влажностным воздействиям, износу и т.п., что позволяет получить существенный эффект при производстве и эксплуатации стеклофибробетонных конструкций.

По своему назначению стеклофибробетоны разделяются на конструкционные, гидроизоляционные, декоративные и специальные. Исходя из назначения, им придаются соответствующие свойства за счет комбинации коротковолокнистых и длинноволокнистых элементов стекловолокнистой арматуры и технологии изготовления.

Этот материал имеет исключительно высокие технологические свойства при формировании изделий практически любой нужной формы, обладает высокими показателями прочности при изгибе, большой ударной прочностью, упругостью, трещиностойкостью, водонепроницаемостью, а в нужных случаях и декоративной поверхностью.




Декоративные поверхности изделий из стеклофибробетона

Этот материал предоставляет архитектору такое средство воплощения его замысла, с которым по пластичности, способности передавать рельеф поверхности, а также легкости не может соперничать ни один другой материал. Он отличается малым весом, простотой обработки, низкими затратами на монтаж и транспортировку; создает понижение нагрузки на несущую конструкцию зданий, что дает существенное снижение затрат на сооружение фундамента и каркаса здания, что важно при реставрации и реконструкции; обладает низкой водопроницаемостью; огнестоек.

Технологии производства стеклофибробетона

Строительными нормами производства СФБ-конструкций предусматриваются 2 основных технологических направления:

Напыление (набрызг, «спрей») компонентов на форму - матрицу для получения плоских или криволинейных тонкостенных плит и защитно-конструкционных рубашек. Для этого требуется оборудование для СФБ в полном составе;
Предварительное перемешивание («премиксинг») с последующим формованием смеси, осуществляемым виброуплотнением, радиальным роликовым формованием, роликовым прессованием или иными методами. Для этого этого достаточно иметь на производственном участке «усеченный» комплект комплекса СЦ-45.

Если предстоит изготавливать изделия методом премиксинга, то набор требуемого оборудования сокращается и упрощается. При этом следует помнить, что процент введения волокна в раствор при данном методе - меньше, качество изделий, полученных по данной технологии - ниже, а возможности использования полученных конструкций - уже. Тем не менее, для ряда задач данная методика оправдана. Элементы, полученные по данной методике, следует подвергнуть виброобработке.

Устройство для рубки и дозирования фибры (эту задачу может выполнять распылитель с отсоединенным узлом смешения раствора и стекловолокна);
Масленка и масловлагоотделитель;
Компрессор К-25М или аналогичный (достаточно 500 литров воздуха в минуту при давлении 5-6 атм). Воздух используется только для работы привода и выталкивания волокна из камеры рубки.
Растворосмеситель серии РМ.

Как частные случаи можно отметить ещё два направления СФБ-технологий:

контактный метод, представляющий послойную укладку стекловолокнистой арматуры и пропитку каждого слоя цементным связующим;
формообразование изделий путем гнутья незатвердевшего плоского стеклофибробетонного листа, а также вторичным формообразованием изделий за счет упругих свойств затвердевшего армированного бетона.

Классификация конструкций

СФБ-конструкции в зависимости от их армирования подразделяют на следующие виды конструкций:

C фибровым армированием - при их армировании только фибрами из стекловолокна, равномерно распределенными по объему бетона всего элемента или его части;
С комбинированным армированием - при их армировании фибрами из стекловолокна, равномерно распределенными по объему (сечению) элемента, в сочетании со стержневой, проволочной стальной арматурой.

Применение

СФБ применяется в тонкостенных элементах и конструкциях зданий и сооружений, для которых существенно важным является: снижение собственного веса, повышение трещиностойкости, обеспечение водонепроницаемости бетона и его долговечности (в том числе в агрессивных средах), повышение ударной вязкости и сопротивления истиранию, наличие радиопрозрачноcти, а также повышение архитектурной выразительности и экологической чистоты.

Стеклофибробетонные стеновые облицовочные панели используются в элементах, выполняемых по заказу для зданий специального назначения; в качестве модульных элементов при серийном унифицированном строительстве; в виде облицовочных панелей при реконструкции старых зданий.

Панели из стеклофибробетона для защиты торцов монолитных перекрытий при строительстве жилых домов.

При помощи специальных стеклофибробетонных панелей решается проблема отделки торцов монолитных перекрытий многоэтажных зданий.

Преимущества панелей из СФБ:

Толщина от 1,5 см;
- малый вес;
- простота монтажа;
- различные варианты поверхности (имитация кирпича, камня и т.д.); цвет и текстура подбираются индивидуально;

Высота панелей варьируется в зависимости от высоты перекрытия, а длина достигает 2-х погонных метров. Панели крепятся на металлические анкера, стык герметизируется.

Использование в России

Уже сегодня в России работают предприятия, которые отличаются высоким профессионализмом, накопившие богатый опыт и знания. Это фирмы, выполнившие значительные объемы работ по декорированию фасадов изделиями из стеклофибробетона. Среди прочих следует отметить компанию Антика, г. Казань. Визитной карточкой предприятия являются жилой комплекс в центре Казани, вилы в Казани и пригороде, музей-заповедник "Казанский Кремль".

Для подробного ознакомления с творчеством и проектами фирмы посетите сайт http://www.antika-plus.ru.

Фирма «Антика» использует оборудование фирмы НСТ. В Казани организовано самое крупное производство стеклофибробетона на всем пост-советском пространстве. Особенность этой компании, что все стадии производства (от изготовления форм и до монтажа на фасаде) осуществляется самостоятельно. Благодаря этому накоплен богатейший и уникальный опыт. Последняя работа фирмы «Антика» - это здание МинСельХоза Республики Татарстан «Дворец Земледельцев». Фасад этого дворца (назвать зданием, действительно, сложно) полностью выполнен из стеклофибробетона.

Решение для каждого конкретного случая может быть выполнено посредством следующих вариантов:

однослойные панели с ребрами жесткости;
несъемная опалубка с заливкой.

Изготовленные соответствующим образом формы из металла, древесины, пластика или полиуретана дают возможность рельефной отделки поверхности изделий от строгого рисунка до свободных форм, элементов геральдики и орнаментов. Используя основу белого или серого цементов с незначительной примесью неорганических красителей, а также песка и других заполнителей, можно создать широкую гамму цветов и отделки.

Наносимый отделочный слой, не превышающий по толщине 5 - 6 мм, делает затраты на материалы минимальными. Тонкий слой отделки под природный камень, шифер или керамическую плитку выполняется на стеклофиброцементной панели, являющейся частью конструкции с несущей рамой.

Конструкционная гибкость стеклофибробетона предоставляет возможность для ухода от монотонности стальных крашенных конструкций, пластмасс, массивности и ограниченности форм бетона.

Важным дополнением к облицовочным панелям могут служить декоративные элементы под старину при реставрации и реконструкции зданий. Также стеклофибробетон незаменим при обрамлении оконных проемов, изготовлении портиков, карнизов, солнцезащитных экранов и др.

СФБ является превосходным материалом для различных видов кровли. Им можно имитировать традиционные кровельные материалы, такие как шифер, керамическая черепица. Но в отличие от них он не хрупкий и не тяжелый. Для крыш со скатами можно имитировать натуральный шифер как по внешнему виду, так и по фактуре. Для его крепления используются обычные шиферные гвозди без предварительного сверления отверстий, так как он прочен и не раскалывается при креплении.

Данный материал играет важную роль при проектировании городских зон отдыха с эстетической стороны объектов строительства и малых архитектурных форм. Он может использоваться для обустройства живописных декоративных водоемов, фонтанов, скамеек, цветочниц, балюстрады, киосков и др. Малые архитектурные формы из стеклофибробетона имеют более привлекательный вид, т.к. он позволяет передавать любую форму, рельеф и отделку поверхности для сочетания с окружающим пейзажем. Штукатурные покрытия обладают высокой прочностью, а также высокой стойкостью к растрескиванию и отслаиванию.

Материал имеет высокую устойчивость к химикатам, включая городское загрязнение и растворы солей. Он также имеет высокие акустические свойства, не ржавеет, не гниет, не корродирует и не горит. Поэтому из стеклофибробетона могут формоваться различные изделия сложной конфигурации, которые применяются в гражданском строительстве при сооружении автострад, водопроводов и резервуаров для хранения воды, шахт и туннелей.

Также может использоваться для изготовления труб большого диаметра. Армируется он как рубленным волокном, так и сетками из щелочестойкого стекловолокна.

Малая толщина стенок труб и отсутствие муфтовых соединений позволяет уменьшить размер канавы и объем засыпки. Трубопроводы могут прокладываться под до-рогами с большой транспортной нагрузкой, т.к. стеклофибробетон долговечен и обладает высокими прочностными свойствами при применении щелочестойкого стекловолокна в качестве армирующего компонента.

Является идеальным материалом для мостов, где используется для изготовления элементов парапетов, шумозащитных ограждений. Эти элементы могут быть достаточно большой протяженности при небольшом весе. Кроме того, стеклофибробетон обеспечивает более высокий уровень защиты стальной арматуры и более высокую сопротивляемость проникновению хлоридов, чем бетон той же толщины.

Малый вес изделий и тонкостенность позволяют использовать стеклофибробетон для изготовления элементов каналов и водопроводов, которыми заменяют короткие и тяжелые отлитые из бетона элементы. Снижение веса изделия в 3 раза облегчает работу при сооружении дренажных и ирригационных систем на пересеченной местности. Кроме того, при сооружении подземных водных или кабельных каналов снижаются строительные затраты в результате уменьшения числа требуемых опор.

Элементы кабельных, дренажных и ирригационных каналов из стеклофибробетона могут также использоваться в качестве несъемной опалубки. В этом случае элементы из стеклофибробетона устанавливаются на место, а затем заливаются бетоном, при этом материал образовывает внутренний профиль канала с гладкой поверхностью и исключить применение сложной временной опалубки.

Технические преимущества СФБ по сравнению с бетоном и железобетоном

СФБ, по своей сути, не имеет аналогов во многих технических и экономических показателях в строительстве по сравнению с традиционно используемыми материала-ми, поэтому его отличительные особенности:

Повышенные трещиностойкость, ударная вязкость, износостойкость, морозостойкость и атмосферостойкость;
Возможность использования более эффективных конструктивных решений, чем при обычном армировании, например, применение тонкостенных конструкций, конструкций без стержневой и или сетчатой распределительной и поперечной арматуры и др.;
Возможность снижения или полного исключения расхода стальной арматуры, например, в конструкциях с экономической ответственностью;
Снижение трудозатрат и энергозатрат на арматурные работы, повышение степени механизации и автоматизации при производстве фибробетонных конструкций, например, сборных тонкостенных оболочек, складок, ребристых плит покрытий, монолитных и сборных полов промышленных и общественных зданий, конструкций несъемной опалубки и др.

Примечание №1. СФБ-элементы с фибровым армированием рекомендуется применять в конструкциях, работающих:

Преимущественно на ударные нагрузки, истирание, продавливание и атмосферные воздействия;
На сжатие при эксцентриситетах приложения продольной силы, например, в элементах пространственных перекрытий;
На изгиб при соблюдении условий, исключающих их хрупкое разрушение.

Примечание №2. Несущие СФБ-элементы выполняются с комбинированным армированием.

Ведомственных строительных нормах "Проектирование и основные положения технологии производства фибробетонных конструкций ВСН 56-97" Москва 1997 г.

Изделия и конструкции из бетона используются сегодня повсеместно. Между тем, новое время требует внедрения новых конструкционных и композиционных материалов в совокупности с новыми технологиями.

При этом зачастую возможно создание «новых материалов из прежних». Для бетонов это реализуется путем армирования. Наполнитель позволяет получить новый материал, который по экономическим показателям и прочностным характеристикам превосходит обычный бетон.

Известны металлические, минеральные и органические наполнители - в виде непрерывных нитей (сеток, тканей и других подобных рулонных материалов) или в виде коротких отрезков волокон - фибр. Фибровое армирование бетона дает начало новому материалу - фибробетону.

В настоящее время используются три вида армирующих волокнистых материалов:

Фибра стеклянная;
Фибра стальная;
Фибра из синтетических волокон;

**Стеклофибробетон - СФБ (glassfiber reinforced concrete - GRC, англ. ).**

При введении в мелкозернистый бетон (бетон-матрицу) отрезков щелочестойкого стекловолокна получается композиционный материал - стеклофибробетон , где фиброволокно равномерно распределяется по объему изделия или отдельных его частей (зон).

Технические характеристики стеклофибробетона:

№	Характеристика	Пределы значений
1	Плотность (сухая)	1700-2250 кг/м³
2	Ударная вязкость по Шарпи	1.1-2.5 кг.мм/мм²
3	Прочность при сжатии	490-840 кг/см²
4	Предел прочности на растяжение при изгибе	210-320 кг/см²
5	Модуль упругости	(1.0-2.5).104 МПа
6	Прочность на осевое растяжение:	Условный предел упругости 28-70 кг/см² - предел прочности 70-112 кг/см²
7	Удлинение при разрушении	(600-1200).10-5 или 0.6-1.2%
8	Сопротивление срезу:	Между слоями 35-54 кг/см² - поперек слоев 70-102 кг/см²
9	Коэффициент температурного расширения	(8-12).10-6 °С-1
10	Теплопроводность	0.52-0.75 Вт/см².°С
11	Водонепроницаемость по ГОСТ 12730
12	Коэффициент фильтрации	10-8-10-10 см/с
13	Морозостойкость по ГОСТ 100600
14	Огнестойкость	Выше огнестойкости бетона
15	Сгораемость	Несгораемый материал (скорость распространения огня)
16	Звукопоглощение при толщине 15 мм	125 Гц 250 Гц 500 Гц 1000 Гц 2000 Гц	27 дБ 30 дБ 35 дБ 39 дБ 40 дБ

Примечание: перевод кг/см2 в МПа: g х кг/см2 = МПа = 10 х кг/см2.

Бетон и армирующие волокна работают совместно, т.к. имеет место сцепление по всей поверхности фибры. За счет такой гигантской площади сцепления бетона и волокна формируются качественно новые свойства композиционного материала, получившего название стеклофибробетон или стеклоцемент.

Применение СФБ позволяет снизить стоимость строительства, уменьшить трудозатраты, увеличить надежность и долговечность строительных конструкций.

Дисперсное армирование в разы повышает прочностные свойства бетона, а также улучшает эксплуатационные характеристики конструкций: устойчивость к динамическим, температурно-влажностным воздействиям, износу, стиранию и т.п.

По своему назначению изделия из стеклофибробетона разделяются на конструкционные, декоративные, гидроизоляционные и специальные.

Основные рычаги для получения нужных параметров СФБ-изделий это:

процент армирования (сколько кг стеклоровинга затрачено на 1 куб.м. бетона);
длина волокон (возможны комбинации коротковолокнистых и длинноволокнистых элементов);
технологии изготовления («набрызг или премиксинг» или их комбинирование).

Стеклофибробетон обладает исключительно высокие технологическими свойствами при формировании изделий практически любой нужной формы, любой геометрии, любого рельефа, любой фактуры.

СФБ-технология дает архитекторам мощное средство для воплощения любых замыслов, т.к. по пластичности, способности передавать рельеф поверхности, а также легкости (изделия из СФБ тонкостенные, т.е. малой массы), не может соперничать ни один другой материал.

Фибробетон с щелочестойким стеклянным волокном обладает высокими показателями прочности при изгибе и растяжении, а также отличается большой ударной прочностью и упругостью.

Стеклофибробетон по таким показателям, как трещиностойкость, вязкость разрушения, морозостойкость, водонепроницаемость, огнестойкость в несколько раз превосходит обычный бетон.

Производство стеклофибробетона требует использования специального оборудования для СФБ . Это стационарные комплексы СЦ-45 компании "НСТ". Задача СЦ-45 подать под давлением цементный раствор в специальный пневматический пистолет-напылитель, где стекловолокно рубится на отрезки нужной длины, распушается, смешивается с раствором и под давлением набрызгивается на форму. На сегодняшний день линейка оборудования для СФБ представлена 2-мя видами комплексов: с героторным и перистальтическим насосами.

Конструкции из стеклобетона по способу армирования подразделяются на следующие виды:

C фибровым армированием - используется только фибра из стекловолокна;
С комбинированным армированием - используется стеклянное фиброволокно в сочетании со стальной арматурой.

Толщина изделий из СФБ, как правило, от 6...10 мм и до 20…30 мм, поэтому затраты на материалы минимальны. Одно из главных преимуществ изделий из стеклофибробетона на стройплощадке в том, что при повышенных прочностных характеристиках они не тяжелые, их масса не велика.

Стеновые облицовочные панели из стеклофибробетона при реконструкции старых и строительстве новых зданий позволяют получить эксклюзивный и красивый фасад. Декоративный бетон придает зданиям уютный и комфортный внешний вид.

Время не подвластно над таким фасадом: даже через 50 лет он останется таким же: не потрескается, не разрушится. Если же из-за внешнего воздействия будет механически поврежден элемент фасада, его всегда можно заменить аналогичным (отличить СФБ-изделия полученные сегодня и через 10 лет из одной формы - невозможно).

СФБ отлично держит перепады температур и прекрасно себя чувствует при низких температурах. Компания "НСТ" поставила комплексы СЦ-45 на Чукотку, где они применялись при строительстве школ. Поверх теплоизоляции из пенополиуретана наносилась защитная СФБ-штукатурка. Зачем? Фасады, где применяются обычные цементные растворы, уже через год подвергаются разрушениям, не выдерживая 50-ти градусных морозов.

Фиброцемент - превосходный материал для различных видов кровли. Им можно имитировать традиционные кровельные материалы, такие как шифер, керамическая черепица. Но, в отличие от них, он не хрупкий и не тяжелый. Для его крепления используются обычные шиферные гвозди без предварительного сверления отверстий, так как стеклофибробетон прочен и не раскалывается при креплении.




Панели из стеклофибробетона различных текстур

Стеклофибробетон играет важную роль при проектировании городских зон отдыха с эстетической стороны объектов строительства и малых архитектурных форм. Он может использоваться для обустройства живописных декоративных водоемов, фонтанов, скамеек, цветочниц, балюстрады, киосков и др. Малые архитектурные формы из стеклофибробетона имеют более привлекательный вид, т.к. стеклофибробетон позволяет передавать любую форму, рельеф и отделку поверхности для сочетания с окружающим пейзажем. Штукатурные покрытия при использовании стеклофибробетона обладают высокой прочностью, а также высокой стойкостью к растрескиванию и отслаиванию.

Стеклоцемент имеет высокую устойчивость к химикатам, включая городское загрязнение и растворы солей. СФБ не ржавеет, не гниет, не коррозирует и не горит. Поэтому из фибробетона могут формоваться различные изделия сложной конфигурации, которые применяются в гражданском строительстве при сооружении автострад, мостов, эстакад, туннелей, парапетов, шумозащитных ограждений.

Эти элементы могут быть достаточно большой протяженности при небольшом весе. Кроме того, стеклофибробетон обеспечивает более высокий уровень защиты стальной арматуры и более высокую сопротивляемость проникновению хлоридов, чем бетон той же толщины.

Элементы кабельных, дренажных и ирригационных каналов из стеклофибробетона могут также использоваться в качестве несъемной опалубки. В этом случае элементы из стеклофибробетона устанавливаются на место, а затем заливаются бетоном, при этом роль стеклофибробетона - образовать внутренний профиль канала с гладкой поверхностью и исключить применение сложной временной опалубки.

Фиброцемент отличный материал для изготовления элементов каналов и водопроводов, т.к. из него можно получить длинные и легкие сегменты, в то время как из обычного бетона отливаются короткие и тяжелые элементы. Это весьма важно, т.к. снижение веса трубы облегчает работу при сооружении дренажных и ирригационных систем на пересеченной местности.

Стеклофибробетон также может использоваться для изготовления труб большого диаметра. Армируется как рубленным ровингом, так и сетками из щелочестойкого стекловолокна. Малая толщина стенок труб и отсутствие муфтовых соединений позволяет уменьшить размер канавы и объем засыпки. Трубопроводы могут прокладываться под дорогами с большой транспортной нагрузкой, т.к. стеклофибробетон долговечен и обладает высокими прочностными свойствами.

В работе представлены результаты исследований физико-механических свойств стеклофибробетона в зависимости от степени дисперсного армирования и расхода вяжущего. Получены данные о пределе прочности на изгиб и сжатие стеклофибробетона, установлена зависимость длительных деформаций бетона (ползучесть и усадка) от степени армирования. Показано, что введение стеклофибры существенно увеличивает предел прочности при изгибе, при этом предел прочности при сжатии несколько снижается. Определено, что дисперсное армирование приводит к снижению деформации ползучести и усадки практически в 2 раза. В целом полученные данные позволяют оценить влияние способа укладки стеклофибробетона (торкретирование подвижных «жирных» составов и набивка жестких «тощих» составов) на свойства материала.

стеклофибра

стеклофибробетон

деформация усадки

деформация ползучести

1. Волков И.В. Проблемы применения фибробетона в отечественном строительстве // Строительные материалы. – 2004. – № 6. – С. 12–13.

2. Габидуллин М.Г., Багманов Р.Т., Шангараев А.Я. Исследование влияния характеристик стеклофибры на физико-механические свойства стеклофибробетона // Известия КГАСУ. – 2010. – № 1(13). – С. 268–273.

3. Газин Э.М. Исследование прочности, трещиностойкости и деформативности изгибаемых трехслойных элементов с ограждающими слоями из стеклофибробетона: автореф. дис. … канд. техн. наук. (05.23.01). – М.: НИИЖБ, 1998. – С. 22.

4. Пухаренко Ю.В Научные и практические основы формирования структуры и свойств фибробетонов: дис. … канд. тех., наук. – 2005. – С. 3.

К настоящему времени накоплен большой опыт применения дисперсно-армированных бетонов. Хорошо изучены свойства сталефибробетонов, бетонов, армированных базальтовым, асбестовым волокном. Отличительными признаками фибробетонов являются высокая анизотропность и дискретность, что позволяет выделить их в самостоятельную группу конструкционных материалов . Использование в качестве дисперсного армирования стекловолокна является одним из перспективных направлений получения высококачественных конструкционных материалов . Несмотря на проведенные в данной области исследования, в настоящее время применение стеклофибробетона в отечественном строительстве все еще остается ограниченным. Не в последнюю очередь это обусловлено недостаточной изученностью свойств стеклофибробетона , а также отсутствием нормативной базы. Важнейшим фактором невостребованности фибробетона в строительстве является его относительно более высокая исходная цена по сравнению с обычным бетоном или железобетоном .

Требует изучения и учета при разработке составов стеклофибробетона и технология его применения. Дисперсное армирование может осуществляться двумя методами. Первый, традиционный, подразумевает введение стекловолокна в растворную смесь на этапе ее приготовления. Современный метод пневмонабрызга применяется при втором способе, когда стеклофибра вводится в растворную смесь в момент ее укладки в форму. Технология укладки непосредственно связана с особыми требованиями к реологическим характеристикам смеси, которые невозможно обеспечить без существенной модификации составов, выражающихся в первую очередь в увеличении расхода вяжущего. Это, в свою очередь, может обусловить рост деформаций ползучести и усадки. Для оценки эксплуатационной надежности стеклофибробетона потребовалось исследование длительных деформаций материала.

Экспериментальная часть

Непосредственной задачей данной работы явилось исследование физико-механических свойств стеклофибробетона в зависимости от степени армирования (с целью минимизирования расхода стеклофибры) и способа укладки бетонной смеси.

В исследовании были использованы следующие компоненты: портландцемент ЦЕМ I 42,5 Н Сланцевского цементного завода «ЦЕСЛА», кварцево-полевошпатовый песок фракции 0-2,5 мм (Мкр = 2,68), а также щелочестойкое стекловолокно.

Сегодня на рынке армирующих компонентов достаточно большой выбор. Щелочестойкое стекловолокно производят такие фирмы, как Nippon Electric Glass Co. Ltd (NEG) (Япония), Technologies International Ltd (Бристоль, Англия), L’Industrielle De Prefabrication (Прист, Франция), OWENS CORNING (EU). Стекловолокно поставляется как в виде бобин (ровинга), так и в виде рубленого волокна, обработанного специальными веществами (аппретами), которые позволяют фибре легко распределяться в бетоне.

В настоящей работе в качестве дисперсного армирования применялось щелочестойкое волокно фирмы Saint-Gobain Vetrotex, марка Cem-FIL Anti-Crak HD (ARC14 HD). Характеристики фибры приведены в табл. 1.

Небольшой диаметр и оптимальная длина позволяют стекловолокну достаточно равномерно распределяться в цементно-песчаном растворе, что показано на снимке микроструктуры бетона, сделанного при помощи электронного микроскопа Vega 3 (рис. 1).

Мелкозернистые бетонные смеси готовились исходя из обеспечения постоянной величины водоцементного отношения за счет применения пластифицирующей добавки поликарбоксилатного типа.

Таблица 1

Характеристики щелочестойкого стекловолокна

Готовились две серии образцов, отличающихся соотношением вяжущего и заполнителя: «тощие» и «жирные». Каждая серия включала составы с различной степенью армирования фиброй: 0; 1,5 и 2,5 % по массе смеси.

Заполнитель, цемент и стекловолокно смешивали в лабораторном смесителе до получения гомогенной смеси, затем затворяли необходимым количеством воды и перемешивали до образования однородной массы. Далее изготавливались образцы-балочки размером 4×4×16 см, которые выдерживались до испытания в камере нормально-влажностного твердения. Испытания образцов проводились в возрасте 7 и 28 суток.

Исследованные составы и их свойства представлены в табл. 2.

Рис. 1. Стекловолокно в цементно-песчаной матрице

Из полученных данных следует, что введение фибры в количестве 1,5 % повышает предел прочности при изгибе в возрасте 7 суток относительно контрольного состава на 56 % вне зависимости от соотношения вяжущего и заполнителя (составы № 2 и 5 соответственно). В возрасте 28 суток предел прочности при изгибе возрастает по сравнению с неармированным составом на 38 % у «жирного» состава и на 48 % у «тощего» состава. В графическом виде прочностные характеристики составов представлены на рис. 2.

Необходимо отметить, что максимальное увеличение предела прочности при изгибе (практически в 2 раза) достигается при введении 2,5 % стеклофибры.

Введение в цементно-песчаные составы стеклофибры (рис. 3) приводит к некоторому снижению предела прочности при сжатии, что может объясняться разуплотнением структуры бетона вследствие недостаточной плотной упаковки цементно-песчаной матрицы. Следует отметить, что для «тощего» состава наблюдается большее снижение предела прочности при сжатии по сравнению с контрольным образцом в возрасте 28 суток, чем для «жирного» состава. Это связано, вероятно, с большей степенью разуплотнения структуры в условиях меньшего расхода вяжущего.

Таблица 2

Состав и свойства бетонной смеси и бетона

Цемент, кг/м3	Песок, кг/м3	Количество стеклофибры, %

Рис. 2. Предел прочности стеклофибробетона при изгибе в возрасте 7 и 28 суток

Рис. 3. Предел прочности стеклофибробетона при сжатии в возрасте 7 и 28 суток

Рис. 4. Деформация усадки в зависимости от степени армирования составов при различном соотношении вяжущее: заполнитель (В:З)

Не меньший интерес для изучения представляют собственные деформации стеклофибробетона. Испытания по определению усадки проводились с помощью измерительного комплекса Терем-4 в течение 28 суток в нормально-влажностных условиях твердения. Результаты испытаний в графическом виде представлены на рис. 4.

Анализ графиков показывает, что вне зависимости от расхода цемента максимальную усадку в возрасте 28 суток имеют составы без фибры (до 2 мм/м). Увеличение степени армирования до 1,5 % несколько снижает усадку в «жирных» составах («ЖС»). И лишь увеличение содержания фибры до 2,5 % снижает усадку «ЖС» (до 1,05 мм/м). В составах с минимальным расходом вяжущего тенденция уменьшения усадки в зависимости от количества фибры более очевидна. При этом максимальное снижение усадочных деформаций также достигается при введении 2,5 % стеклофибры.

В условиях повышенного расхода вяжущего нарастание остаточной деформации во времени при постоянной нагрузке может быть весьма значительным. Поэтому следующим этапом работы было испытание деформаций ползучести стеклофибробетона в соответствии с ГОСТ 24544-81.

Ползучесть бетона зависит от еще большего числа факторов, чем усадка. Причем большинство факторов воздействуют на деформации ползучести аналогично их влиянию на усадку . К основным факторам, определяющим усадку, относят следующие: расход и вид портландцемента; водоцементное отношение; вид и крупность заполнителя; степень уплотнения бетона; степень гидратации цемента к моменту приложения нагрузки; температура и влажность окружающей среды и бетона.

В данной работе ползучесть «жирных» и «тощих» составов исследовалась в зависимости от степени армирования. Из стеклофибробетонов с различным соотношением В:З, армированных стекловолокном, изготавливались образцы-призмы 70×70×280 мм, которые в возрасте 28 суток подвергались испытаниям на ползучесть. В качестве устройства для испытания длительных деформаций использовались пружинные пресса.

Результаты испытаний в графическом виде представлены на рис. 5.

На основе анализа полученных зависимостей можно сделать вывод о заметном влиянии количества стеклофибры на длительную усадку обоих составов. Так, введение всего 1,5 % армирующих волокон резко снижает ползучесть материала. Естественно было предположить, что дальнейшее увеличение количества стеклофибры приведет к еще большему уменьшению деформаций ползучести. Экспериментально полученные данные показывают, что наименьшей ползучестью обладает бетон с 2,5 % стеклофибры в составе, ползучесть таких составов по сравнению с контрольными снизилась на 95-100 %. Следует отметить, что деформации в присутствии стекловолокна у составов с отношением В:З = 1:1,6 стабилизируются в возрасте 150 суток, тогда как «жирные составы» (В:З = 1:1) продолжают испытывать деформации ползучести и по истечении 180 суток.

Рис. 5. Относительные деформации ползучести в зависимости от степени армирования составов при различном соотношении вяжущее: заполнитель (В:З)

Заключение

Таким образом, вне зависимости от соотношения вяжущее: заполнитель, введение фибры в количестве 1,5 и 2,5 % позволяет повысить предел прочности при изгибе в 1,5 и 2 раза соответственно.

Дисперсно-армированные «жирные» составы (В:З = 1:1) характеризуются большей прочностью при сжатии, но и более высокими деформациями усадки, чем «тощие» составы. Для минимизации усадки в «жирных» расход фибры должен быть не менее 2,5 %.

Составы с соотношением В:З = 1:1,6 («ТС») проявляют значительное снижение прочности при сжатии, когда расход фибры превышает 2,5 %. Усадочные деформации при этом на 42 % меньше, чем у контрольного состава.

Экспериментально доказано, что введение стеклофибры в бетон положительно сказывается на динамике снижения длительных деформаций материала (деформация ползучести армированных составов снижается в 2 раза по сравнению с контрольным составом).

Рецензенты:

Пухаренко Ю.В., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой технологии строительных материалов и метрологии, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», г. Санкт-Петербург;

Харитонов А.М., д.т.н., доцент, профессор кафедры технологии строительных материалов и метрологии, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», г. Санкт-Петербург.

Библиографическая ссылка

Рябова А.А. ОЦЕНКА СТЕКЛОФИБРОБЕТОНА КАК КОНСТРУКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 11-3. – С. 500-504;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=39448 (дата обращения: 28.08.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»