Фиброволокно в зависимости от условия применения может как улучшить, так и ухудшить характеристики искусственного камня в изделиях для сада.
О видах фиброволокна и где оно используется, много информации. Есть она и в статье на kamsaddeco.com «Какая фибра лучше в декоративном бетоне».
Сегодня дополним и рассмотрим некоторые нюансы применения фиброволокна. Это связано с тем, что его использование не всегда однозначно улучшает прочность камня.
Фиброволокно — особенности
Особенности применения фиброволокна будем рассматривать с точки зрения использования его в приготовлении цементных смесей для садового декора.
Садовые изделия из искусственного камня эксплуатируются в тяжелых климатических условиях. Особенно те, которые остаются в зимний период под открытым небом.
Во многих предыдущих статьях для таких изделий предлагался уплотненный состав искусственного камня из мелкозернистого бетона. Его возьмем за основу. И будем его армировать синтетической фиброй. С ней наиболее безопасно работать самостоятельно.
Полипропиленовое фиброволокно
Сегодня наиболее применяемым (хотя и не самым лучшим) для всех видов камня является полипропиленовое фиброволокно. Оно может быть различного диаметра и длины. Основной недостаток такой фибры — плохая (практически никакая) адгезия к цементной матрице. Это можно наблюдать под микроскопом в срезе камня. Фиброволокно остается чистым и гладким.
Плохая адгезия еще связана с тем, что изготовитель фибры обычно замасливает поверхность волокна. Делается это для того, чтобы фибра меньше комковалась в цементной смеси.
Идеально было бы изготавливать фибру по аналогии со стеклопластиковой арматурой. У нее поверхность или винтовая, или с нанесением песка. В обоих вариантах получаем хорошее сцепление с цементной смесью.
Во многих лабораториях проводились эксперименты по улучшению поверхности различных фибр, в том числе и полипропиленовой.
Результаты обработки полипропиленового фиброволокна
Известно, что обеспечение совместной работы волокон и бетона может быть достигнуто только за счет их механического зацепления.
Место образования контактной зоны волокна и цементного камня иллюстрируется рисунком.
Вследствие наличия на поверхности фибры замасливающих препаратов возможно неравномерное формирование новообразований камня и ослабление контактной зоны. При этом адгезия слабовыраженная из-за чрезмерно гладкой поверхности волокна.
Длина волокна незначительно влияет на прочностные характеристики камня. Наиболее эффективны длинные волокна. Они имеют более сильную анкеровку и защемление. Это позволяет им противостоять выдергиванию из матрицы и максимально реализовывать свои прочностные свойства. Так же за счет длины достигается более плотное взаимодействие с другими волокнами. Это помогает противостоять растягивающим деформациям в любой точке возможного разрушения.
Что же предлагают исследователи для того, чтобы полипропиленовое фиброволокно улучшило свои характеристики. Это его термообработка.
При нагреве удаляется масляная пленка и происходит деформация волокна.
Температура тепловой деформации полипропилена составляет +97 0С. Поэтому полипропиленовая фибра подвергалась кипячению. Это привело к значительным геометрическим изменениям волокон. Фиброволокно также очистилось от загрязнений.
После этого были проведены измерения прочности камня на сжатие и изгиб. В результате сравнения камня с необработанной фиброй, термообработка позволила улучшить прочность на сжатие. При введении 1 кг на куб.метр смеси необработанной фибры прочность бетона уменьшилась на 2 МПа. А при введении термообработанной — прочность на сжатие увеличилась на 4 МПа.
Изменение прочности на изгиб в положительную сторону практически незначительно.
При наилучших условиях применение термообработанной полипропиленовой фибры позволяет повысить прочность фибробетона при сжатии до 12 % и при изгибе – до 10 %.
В условиях нормальной эксплуатации полипропилен устойчив к воздействию высоких температур (tплав = 175 °С) и химически инертен. Также полипропилен устойчив к воздействию водных растворов неорганических соединений — солей, кипящей воды и щелочей.
Однако, при нагревании свыше 200 °С и при воздействии ультрафиолетовых лучей происходит разрушение полипропилена и выделяются продукты разложения.
Характеристики полипропиленового фиброволокна
Фиброволокно в различных бетонах
Приводимые значения имеют большой разброс. И это понятно, т.к. используемое фиброволокно может быть разной длины и диаметра.
Фибра для бетона — вопросы и ответы
Известно, что армирование бетонных изделий металлом или композитом не предотвращает появление трещин. Но традиционно используется для удержания бетона после того, как он треснул. Синтетические волокна доказали свою способность препятствовать появлению ранних пластических трещин усадки.
В чем разница между монофиламентными и фибриллированными волокнами?
Как следует из названия, моноволокна представляют собой одножильные волокна, по форме напоминающие рыболовную леску. Фибриллированные волокна деформированы или имеют неправильную форму и расширяются в виде сетки, подобной рыболовной сети.
Могут ли фибриллированные волокна заменить проволочную сетку в бетоне?
Если проволочная сетка не является структурной по своей природе, то фибриллированное (сетчатое) полипропиленовое волокно при минимальной дозировке 0,9 кг на кубический метр может заменить проволочную сетку в качестве вторичного армирования.
Требует ли использование волокна изменения состава смеси?
ДА И НЕТ. При использовании волокон в стандартных дозировках и нормах внесения никаких изменений в составе смеси не требуется. Однако при значительном увеличении объемных норм волокон могут потребоваться некоторые изменения в составе смеси.
Устраняет ли использование фибры необходимость соблюдения надлежащих практик производства бетона?
НЕТ. Использование любого синтетического волокна не заменяет необходимость в надлежащей практике работы с бетоном. Как и в случае с любым бетоном, важно следовать надлежащим отраслевым рекомендациям в отношении смешивания, размещения, соединения и отверждения бетона.
Когда лучше всего добавлять фиброволокно в бетон?
Не рекомендуется вводить волокна в смеситель в качестве первого ингредиента. Добавлять их можно вместе с другими ингредиентами или в конце последовательности добавления.
Если возможно, синтетические волокна следует добавлять до любых жидких добавок. Это позволит в полной мере использовать сдвиг при смешивании и трение смеси для оптимизации распределения.
Какой процесс следует использовать при нанесении финишного покрытия?
Использование жесткой щетки, применяемой только в одном направлении, поможет выровнять волокна поверхности с неровностями текстуры. Это сделает их значительно менее заметными.
Препятствуют ли волокна адгезии герметиков?
Поверхностные волокна не вступают в реакцию с герметиками. При необходимости можно использовать горелку для удаления этих волокон.
Почему фиброволокно «комкуется» в бетонных смесях?
Все типы волокон (стальные, микро- и макросинтетические) имеют потенциал «сворачиваться» в бетоне.
Это явление обычно вызвано добавлением волокон в бетонные смеси, которые слишком сухие (осадка конуса уменьшается до нуля). Или в смеси, в которых недостаточно мелких частиц (цемента, песка, дополнительных материалов и т. д.) для покрытия частиц волокон. Это, в свою очередь «истощает» систему и снова приводит к уменьшению осадки конуса до нуля.
Свободные волокна в пустом барабане могут слипаться. Волокна, которые слишком длинные или имеют различную геометрию, также могут вызывать проблемы.
Как всегда, следует провести пробное испытание, чтобы убедиться, что смесь выдержит вид и дозировку волокон. При необходимости может быть оправдано использование добавки, уменьшающей воду, для поддержания желаемой осадки.
Можно ли использовать микроволокна высокой дозировки вместо макроволокон низкой дозировки?
Ключевым будет дозировка и предполагаемая функция волокон. Основная функция микросинтетического волокна — контроль трещин пластической усадки. Исследования показали, что эти волокна не обладают значительной способностью переносить нагрузку через трещину. Хотя данные испытаний могут поддерживать использование микроволокна, это может быть не лучшим вариантом. Высокие дозировки микросинтетики будет сложнее смешивать. Количество волокон и площадь поверхности волокон будут чрезвычайно высокими, что может привести к значительной потере осадки.
Для снижения вязкости и улучшения технологичности строительных растворов, армированных волокнами, можно использовать высокоэффективные гиперпластификаторы.
Также надо отметить, что применение фибры в бетоне для изготовления декора не обязательно. Это вполне осуществимо при составлении цементной смеси необходимого качества. Многие с этим знакомы. Для тех, кто хочет узнать больше, рекомендуется ознакомиться с соответствующими статьями из каталога.
Статьи по теме
Какая фибра в бетоне для декора лучше
Самая дешевая самодельная масса для лепки