Меню

Синтетическое волокно для цемента



Синтетическое 100% полиакрилонитрильное волокно для строительных материалов на основе цемента и гипса

Синтетическое 100% полиакрилонитрильное волокно для строительных материалов на основе цемента и гипса.

Волокно является отличным армирующим волокном, позволяющим избежать образования трещин в результате пластической усадки в бетоне, строительных растворах и штукатурках. Пластическая усадка происходит в первые часы схватывания раствора и приводит к образованию микро и макро трещин, которые сокращают срок службы продукта. Таким образом, уже до начала использования изделие будет иметь трещины, которые служат основными каналами для атмосферного и химического воздействия (CO2, SO2, Cl, вода) и началом разрушения бетона. — это 100% полиакрилонитрильное волокно, которое имеет очень высокую степень адгезии к матрице и образует единое целое с цементным раствором. Цена очень привлекательна, особенно учитывая его высокую устойчивость к химическому, физическому и биологическому воздействию. Сочетание этих характеристик уникально, такими качествами не обладают ни полиолефиновые, ни полиамидные волокна. Удельный вес волокна немного выше удельного веса воды, и, следовательно, волокно тонет. Во избежание летучести волокно обработано специальным патентованным водорастворимым агентом и имеет форму пучков. 100% полиакрилонитрильное волокно является оптимальным армирующим волокном, предотвращающим растрескивание и увеличивающим срок службы штукатурок, цементных растворов и бетонных строительных изделий.

Волокна использовались при строительстве с древнейших времен. При изготовлении кирпичей в Египте и Ассирии использовали солому, римляне добавляли конский волос в штукатурки и материалы на основе глины. Однако самое широкое распространение волокна получили в конце 19 века с началом промышленного использования асбеста. В 1984 г. Компанией Montefibre S. p.A. (Италия) было начато производства 100% полиакрилонитрильного волокна как синтетического волокна для замены асбеста. Характеристики этого волокна, от производственного процесса до упаковки готового продукта заметно отличаются от производства акриловых волокон для текстильной промышленности. Волокно является специально разработанным (в тесном сотрудничестве с конечными потребителями) продуктом для применения в строительстве.

Химическая природа и молекулярная структура

Волокно состоит из акрилового гомополимера, произведенного из 100% акрилонитрила с большим молекулярным весом (около с коэффициентом Mw/Mn 2,5). Химическая формула может быть представлена в таком виде:

и т. д.

Рис. 1. Мономеры акрилонитрила полимеризированные цепной реакцией в гомополимер состоящий из 100% акрилонитрила. Полимерная цепочка состоит из стабильной –С-С-С — цепочки с боковыми — CN — группами, имеющими сильный дипольный момент. Несколько соседних диполей одной и той же или соседних цепочек соединяются друг с другом (электростатическое притяжение). Очевидно, что препятствие в виде объемных сомономеров (акрилового сополимера) резко прерывает образование дипольных пар.

Рис. 2. Дипольные пары приводят к образованию спирального закрученного полимера с видимым диаметром 0,6 нм, и таким образом полимерные цепочки располагаются в волокне как паракристаллические островки в море свободных эластичных полимерных цепочек. Вследствие этого эластичность волокна имеет двойственную характер: прочный, но эластичный. Растяжение волокна приводит к образованию большего количества паракристаллических участков в структуре полимера. Уменьшение количества таких структур возможно при обработке в автоклаве или при свободной усадке при температуре выше 140°C.

Волокно имеет поперечное сечение в форме фасоли или гороха и очень шероховатую поверхность благодаря технологии могрого прядения. (см. рис. 3).

Рис.3 Поперечное сечение волокна и его поверхность под электронным микроскопом.

Поскольку волокно производится мокрым прядением, экструзией через фильеру, разные волокна имеют одинаковый внешний вид, без ворсинок или утолщений. Номинальный диаметр 16 микрон (соответствующий гипотетическому волокну с идеальным поперечным сечением). Лучше объяснить это в текстильной терминологии: это волокно в 2,5 dtex, т. е. 10 км одной нити весят 2,5 г. Другие характеристики можно увидеть в сравнительных таблицах 1 и 2.

Рис 4. Внешний вид волокна

Таблица 1. Физические характеристики волокна

100% полиакрилонитрильное волокно

Остаток растворителя (DMAC, %)

Модуль эластичности (Н/мм2); (МПа); (cN/tex); (g/den)

Источник

Все фибры. бетона!

Бетон — очень прочный строительный материал. Благодаря своей прочности он так широко распространен в строительных и ремонтных работах.

Но и у бетона есть свои слабые места:

  1. невысокая прочность на растяжение при изгибе;
  2. склонность к усадке;
  3. образование трещин;
  4. низкая ударная вязкость, из-за чего он раскалывается и покрывается трещинами при ударной нагрузке;
  5. пористая структура, которая может впитывать воду, что делает бетон подверженным заражению грибком и плесенью.
Читайте также:  Сколько нужно цемента для одного квадратного метра кирпичной кладки

Существуют различные способы сделать бетон безупречным: особые присадки, добавляющиеся в состав раствора, придают ему плотность, вязкость, водоотталкивающие свойства. В зависимости от того, какая добавка применена, можно получить бетоны с различными характеристиками.

Чтобы увеличить прочность бетонных конструкций, в том числе и прочность на изгиб и разрыв, используют армирование при помощи противоусадочной сетки или арматурного каркаса.

Но армирование бетона таким способом — дорогостоящее и затратное по времени мероприятие.

Современная альтернатива армированию — применение специальной фибры для бетона, которую добавляют в бетонный раствор. Благодаря ее свойствам, фибру называют микроарматурой и рассматривают как альтернативу традиционному армированию.

Общие свойства фибры для бетона. Для чего используется фиброволокно

Фиброй называют волокна, выполненные из стали, базальта, стекла, полимеров, полипропилена. Эти волокна могут иметь различную длину (от 2—3 мм до нескольких сантиметров), толщину, конфигурацию, форму сечения, текстуру поверхности.

Фибру добавляют в бетонные растворы любого назначения для придания прочности, ударной вязкости, устранения усадки и предотвращения растрескивания, повышения долговечности и устойчивости к истиранию. Бетон с добавлением фибры становится водостойким, устойчивым к морозам (морозоустойчивость может повышаться до 100 циклов), жаростойким.

Выбор вида и размера фибры зависит от назначения бетона.

В штукатурные растворы добавляют фибру малой длины (3-6 мм) для обеспечения гладкости оштукатуренной поверхности. В тяжелые бетоны добавляют фибру большой длины волокон.

Бетоны с добавлением фиброволокна называются фибробетонами.

Виды фиброволокна

«Фибра» в переводе с английского означает «волокно». Действительно, на вид это нити определенного диаметра и длины, изготовленные из различных материалов.

В зависимости от материала, фибра для бетона делится на пять основных разновидностей:

  1. стальная;
  2. полимерная;
  3. базальтовая;
  4. полипропиленовая;
  5. стеклянная.

В современном строительстве добавка фибры в бетонные растворы желательна даже в тех случаях, когда в конструкции используется арматура, но особенно важно укрепить таким способом бетон, предназначенный для заливки конструкций, которые будут подвергаться повышенным нагрузкам (фундаменты, стяжки пола, дорожные покрытия).

Стальная фибра

Основное преимущество этого вида фибры — низкая стоимость. Она много лет используется в странах Европы, а в России появилась не так давно.

Форма и свойства

Стальная фибра для бетона представляет собой отрезки проволоки из низкоуглеродистой стали диаметром 0,7—1,2 мм и длиной от 25 до 60 мм.

В сечении она может быть круглой или треугольной, а по конфигурации напоминать дугу или скобку, либо иметь волнообразную форму. Для улучшения сцепления с бетоном фибра имеет шероховатую поверхность.

Дозировка и метод добавления

Стальная фибра дозируется в зависимости от назначения бетона и тех нагрузок, которые конструкция будет испытывать в процессе эксплуатации:

  1. при незначительных нагрузках достаточно 15—30 кг фибры на 1 куб бетона;
  2. при средних нагрузках добавляют до 40 кг материала на 1 кубометр раствора;
  3. при высоких нагрузках расход стальной фибры увеличивается до 75, а в отдельных случаях до 150 кг на кубический метр раствора.

Стальная фибра добавляется в раствор при замешивании или после, в готовую бетонную смесь. Ее засыпают небольшими порциями и тщательно перемешивают.

Добавление фибры увеличивает время замеса раствора на 15%.

Преимущества и недостатки стальной фибры

Благодаря добавлению стальной фибры, которая образует в бетоне трехмерный каркас, конструкция приобретает дополнительные характеристики:

  1. прочность на растяжение при изгибе возрастает в 2 раза;
  2. предельная деформация увеличивается в 20 раз;
  3. повышается устойчивость к ударным нагрузкам;
  4. возрастают морозостойкость и водонепроницаемость.

Стальная фибра применяется в гражданском строительстве при заливке фундаментов, стяжек и может заменить арматуру. Добавление стальной фибры по сравнению с армированием — простой и удобный процесс. Не нужно раскладывать арматуру и устанавливать крепежи; экономятся время и затраты труда.

Недостатки стальной фибры:

  1. высокий вес;
  2. сцепление с бетоном менее прочное, чем у других видов фибры;
  3. подверженность коррозии;
  4. вследствие эрозии бетона стальная фибра может со временем выходить наружу.

Полимерная фибра (ПАН-фибра)

Полимерная фибра — это волокна из полимерного материала длиной от 3, 6, 12, 18, 24 мм и выше.

Область применения фибры в бетоне

Полимерная фибра применяется в следующих типах бетонных конструкций:

  1. самонивелирующиеся полы;
  2. аэродромные плиты;
  3. гидротехнические сооружения;

а также добавляется в строительные, ремонтные и штукатурные растворы.

Свойства

Преимущества полимерной фибры:

  1. не подвержена коррозии;
  2. легкая;
  3. увеличивает прочность бетонна;
  4. обладает высокой стойкостью к повышенным температурам, солям, щелочам, кислотам;
  5. безопасна для окружающей среды и человека.
Читайте также:  Чем опасна пыль цемента

Основное преимущество полимерной фибры — она придает бетону пластичность.

Как использовать фиброволокно

Полимерную фибру можно добавлять прямо в сухой цемент перед замешиванием раствора.

Сколько фибры добавить в бетонный раствор

Пропорции добавления и выбор длины фибры зависят от назначения бетона:

  1. в тяжелых бетонах используется фибра длиной 12—40 мм, в армированных бетонах в количестве 2—2,7 кг на куб, в неармированных — 0,7—1 кг на куб;
  2. в ячеистых бетонах применяется фибра длиной 12 мм в дозировке 0,1% от массы пенобетона;
  3. в шукатурки добавляют фибру длиной 4 мм в количестве 0,9 кг на кубометр раствора.

Стеклянная фибра

Стеклянная фибра изготавливается из стойкого к щелочам стеклянного волокна диаметром 10—15 микрон и прочностью до 2000 МПа.

Попадая в раствор, во время перемешивания стеклофибра распадается на отдельные волокна

Свойства стеклянной фибры

Стеклофибра придает бетону следующие качества:

  1. уменьшение растрескивания;
  2. снижение усадки;
  3. увеличение прочности и упругости.

Стеклянная фибра устойчива к агрессивным средам (кроме щелочной среды).

Где применяется

  1. в стяжках любой толщины;
  2. в сборных бетонных конструкциях;
  3. в строительных смесях.

Бетон с добавлением стеклянной фибры схватывается и застывает быстрее, это необходимо учесть при работе. Продлить срок жизни раствора поможет добавление пластификатора.

Базальтовая фибра

Базальтовой фиброй называют отрезки базальтового волокна, которые могут иметь длину от 1 до 150 мм. Волокно имеет диаметр 16—18 мкм, оно устойчиво к воде, кислотам, щелочам, прочное, упругое.

Базальтовое волокно, в отличие от металлической фибры, не подвергается коррозии, в 3 раза легче и имеет площадь поверхности в 25 раз больше. Базальтовая фибра обладает высокой адгезией и одинаковым с бетоном коэффициентом температурного расширения.

Качества бетона с базальтовой фиброй

Добавление фибры сообщает бетонам следующие характеристики:

  1. ударная прочность повышается в 5 раз;
  2. устойчивость к образованию трещин возрастает в 3 раза;
  3. прочность на раскалывание увеличивается в 2 раза;
  4. повышается стойкость к истиранию (до 300%) и долговечность;
  5. прочность на растяжение при изгибе увеличивается до 300%;
  6. морозостойкость повышается в 2 раза;
  7. благодаря отсутствию трещин устойчивость к коррозии повышается до 500%;
  8. водонепроницаемость увеличивается до 150%;
  9. уменьшается усадка;
  10. повышается ударная вязкость .

Где применяется

Базальтовую фибру используют для изготовления сейсмостойких конструкций, взрывобезопасных объектов, военных сооружений, сложных радиопрозрачных конструкций.

В связи с непревзойденной стойкостью к истиранию, которую получает бетон при добавлении базальтовой фибры, он широко применяется для изготовления стяжек.

Метод добавления

Базальтовое волокно замачивают в воде и затем добавляют в раствор при замешивании.

Добавление любых видов фибры делает бетонный раствор более вязким и менее текучим, поэтому важно совмещать использование фибры с применением пластификатора, который позволяет экономить цемент, воду, затраты на уплотнение бетона и увеличивает текучесть раствора.

Полипропиленовая фибра

Полипропиленовая фибра — это армирующее микроволокно, применяемое как альтернатива армированию бетона. Это самый распространенный вид армирующих волокон.

Форма и свойства

Этот вид фибры изготавливается из синтетического вещества — полипропилена.

Волокна из полипропилена формируют экструзией или вытягиванием и нарезают на отрезки разной длины.

Длина волокон полипропиленовой фибры от 6 до 40 мм.

Фибра обладает значительной прочностью и упругостью, устойчива к агрессивным, в том числе, щелочным, средам и коррозии, а также огнеустойчива.

Весомое преимущество полипропиленовой фибры — ее легкость и большая площадь поверхности (в 1 кг полипропиленовой фибры около 1 миллиона волокон).

Фибра в бетонных смесях сочетается с любыми другими добавками:

  1. пластификаторами и суперпластификаторами;
  2. ускорителями;
  3. гидрофобизирующими добавками;
  4. противоморозными добавками.

Полипропиленовая фибра может изготавливаться из первичного или вторичного сырья. В первом случае качество фибры выше.

Для чего применяется полипропиленовая фибра

Добавление фиброволокна в раствор компенсирует растягивающие напряжения его нижнего слоя и разрывные напряжения вследствие нагрузок и обеспечивает следующие преимущества фибробетонов перед обычными бетонами:

  1. предотвращение расслаивания смеси;
  2. увеличение прочности на сжатие и на растяжение при изгибе;
  3. повышение долговечности бетона;
  4. снижение истираемости поверхности бетона;
  5. повышение ударной вязкости (при ударах бетон не раскалывается, а только появляется вмятина);
  6. устранение усадки;
  7. предупреждение образования трещин;
  8. повышение устойчивости к морозу;
  9. увеличение водостойкости бетона.

Дополнительные свойства полипропиленовой фибры

Раствор с фиброй становится более густым, держит форму и не течет, поэтому позволяет наносить штукатурку более толстым слоем.

В каких случаях применяют полипропиленовую фибру

Читайте также:  Цементный мост установка расчет

Полипропиленовая фибра образует в бетоне трехмерный армирующий каркас, поэтому ее применение оправдано при изготовлении:

  1. промышленных полов;
  2. напольных покрытий;
  3. стяжек;
  4. бетонных полов;
  5. бетонных дорог;
  6. тротуаров;
  7. фундаментов.

Расход полипропиленового фиброволокна

Фибра очень легкая и очень экономичная. В общем случае соотношение фибры к бетону составляет 900 г на 1 кубометр смеси. В зависимости от области применения дозировка фибры может меняться:

  1. Для изготовления промышленных полов и бетонных дорожных покрытий применяют фибру размером 12, 20 или 40 мм от 1 кг на 1 м3.
  2. Для стяжек и теплых полов используется от 0,9 до 1,5 кг фибры длиной 12 или 20 мм на 1 куб смеси.
  3. В железобетонных конструкциях используют бетон с добавлением от 0,9 кг на 1 кубометр бетона фибры длиной 12 или 20 мм.
  4. Для ячеистых бетонов количество фиброволокна размером 12, 20 или 40 мм от 0,9 кг на куб бетона.
  5. Для наливных полов, штукатурных и ремонтных растворов применяют полипропиленовую фибру размером 6 или 12 мм из расчета 1 кг на кубометр раствора.
  6. Для мелкоштучных изделий сложной формы нужна фибра длиной 6 или 12 мм в дозировке от 0,9 кг на 1 м3 смеси.
  7. При изготовлении тротуарной плитки в раствор добавляют от 0,9 до 1,5 кг фибры длиной 6—12 мм на 1 куб цементного раствора.

Как применять фиброволокно из полипропилена

Фибра проста в применении.

Как добавлять фиброволокно в бетонный раствор?

Существуют три способа:

  1. Фибру добавляют к сухим компонентам раствора (цементу и наполнителям), тщательно смешивают строительным миксером или в бетономешалке, затем доливают воду.
  2. Фибру добавляют в часть воды затворения, хорошо перемешивают, чтобы волокна распределились и добавляют в бетонную смесь в процессе замешивания.
  3. Фибру засыпают в раствор во время замешивания небольшими порциями. После добавления каждой порции смешивают 5 минут, прежде чем добавить еще фибры.

Эффективность фибры непосредственно зависит от того, насколько хороша она распределилась в бетонном растворе, поэтому следует увеличить время замешивания на 15%.

Видео: Замес раствора с фиброй

На что обращать внимание при покупке фибры

Покупка некачественной фибры — не только напрасная трата денег, но и риск испортить конструкцию. Бетонные сооружения изготавливаются с расчетом на прочность и долгий срок службы. Использование некачественных материалов может привести к значительным убытками.

Например, на рынке встречается полипропиленовая фибра кустарного производства. На вид она мало отличается от заводской фибры, но изготавливается с нарушением технологии. В качественной фибре есть такой компонент, как замасливатель. Он препятствует комкованию волокон и способствует их равномерному распределению в растворе. Поддельная фибра скомкуется, и образования трехмерного каркаса в толще бетона не произойдет, а значит, бетон не получит тех свойств, которые ожидались при добавлении фибры. «Сэкономив» несколько рублей, можно понести существенные убытки.

Чтобы избежать таких ситуаций, приобретайте фибру проверенных производителей у надежных поставщиков.

Нужна ли фибра для стяжки, и какую использовать

При изготовлении стяжки важно соблюсти баланс между двумя взаимоисключающими задачами:

  1. обеспечение высокой прочности (что прямо пропорционально толщине стяжки);
  2. минимальная толщина стяжки (чтобы сэкономить материалы и максимально сохранить высоту потолка).

Решить это противоречие помогает добавление полипропиленового фиброволокна. Его рекомендуется добавлять как в раствор для мокрой стяжки, так и в смесь для полусухой стяжки независимо от того, используется ли армирование сеткой.

Фиброволокно не только повышает прочность стяжки и снижает ее истираемость, но и предотвращает усадку и появление трещин, увеличивает ударную вязкость поверхности, предотвращая растрескивание и сколы в процессе эксплуатации. Стяжка с добавлением фиброволокна отличается прочностью и долговечностью.

Видео: Стяжка с фиброй крепче, чем с арматурой!

Советы по выбору армирующего волокна

Каждый из видов армирующих волокон обладает своими преимуществами и недостатками. Выбор армирующего волокна напрямую зависит от назначения конструкций, которые будут изготовлены из бетона.

Большое значение имеет качество материала, поэтому следует внимательно отнестись к выбору производителя и продавца армирующих волокон.

Полипропиленовое фиброволокно — современная альтернатива армирования бетона, которая экономит деньги, затраты времени и труда и обеспечивает бетону повышенную прочность, долговечность, устойчивость к внешним факторам и другие важные характеристики. На сегодняшний день рекомендуется использовать фибру практически в любых конструкциях. Эффективность работы добавок зависит от их правильного выбора и применения.

Источник