Фибра в бетоне очень часто используется мастерами в изготовлении своими руками садовых декоративных изделий. При этом нельзя исключать одновременное использование вместе с фиброй в бетоне и металлической арматуры. Например, в бетонных скульптурах или садовой мебели.
Известно, что в декоративных работах фибра в бетоне позволяет загустить цементную массу и удерживает ее от сползания. Использование фибры в бетоне делает смесь белее удобной для ручной фигурной лепки.
В одной из последних статей на kamsaddeco.com рассматривался один из способов подготовки такой липкой массы для декора.
Для начала рассмотрим наиболее применяемые с этой целью виды армирующих волокон для бетона. Исключением будет стекловолокно, базальтовая, фибра из углеволокна и металлическая фибра. Первые не удобны в работе руками. Углеволокно очень дорогое и используется в основном для производства углепластиков. А последняя чаще применяется в объемных строительных работах. Также в сравнении будет учитываться целлюлозная фибра.
Ее наиболее часто используют в своих работах ремесленники слабого пола. Такую арматуру легко получить из тертой газеты или туалетной бумаги. Это дешево и главное доступно. Также как, например, использование крахмала, клея ПВА и муки для получения домашней полимерной глины. Ранее на страницах kamsaddeco.com был предложен более дешевый и без использования пищевых ингредиентов рецепт самодельной полимерной массы для лепки
Полимерная фибра в бетоне
Полимерные волокна для армирования бетона изготавливают нескольких видов. Это полиэтиленовые, полипропиленовые, полиамидные, полиакрилнитрильные (ПАН), полиэфирные и волокна на основе поливинилового спирта (ПВС).
Фибра полипропиленовая
Наибольшее распространение получила фибра полипропиленовая благодаря своей минимальной стоимости и стойкости к воздействию компонентов бетона. Но ПАН фибра превосходят ее по характеристикам и ее более высокая стоимость оправдана.
Результат армирования более дешевой полипропиленовой фиброй уступает по прочности ПАН фибре. Это происходит за счет лучшего сцепления последней с вяжущим. Еще более качественными свойствами в этом плане обладает ПВС фибра. Но об этом позже.
Полипропиленовые волокна отличаются сравнительно низкой плотностью, что приводит к некоторому расслоению в процессе приготовления раствора, а также обладают недостаточной морозостойкостью.
Полиэтиленовая фибра
Полиэтиленовая фибра в декоративных работах с бетоном практически не используется. Она дорогая и применяется (как вариант) в изготовлении прочной одежды для защиты тела. А также в сверхлегких композиционных материалах, сочетающих высокие механические свойства и стойкость к ударным нагрузкам.
.
Полиамидная фибра
Полиамидная фибра не всплывает на поверхность воды. Очень легко и быстро распределяется даже в готовых растворах. Фибра из полиамидного волокна (в отличии от фибры из полипропилена), имеет лучшее сцепление с раствором образуя композитный материал.
Полиамидную фибру добавляют на любой стадии приготовления раствора непосредственно в бетономешалку или миксер. При высыхании волокна в изделии почти незаметны.
Полиамидные волокна так же как и целлюлозные обладают ярко выраженными гидрофильными свойствами. Это надо учитывать.
Полиакриловые волокна
Полиакриловые волокна также обладают некоторой гигроскопичностью, но прельщают своей устойчивостью к атмосферным воздействиям. Имеют высокий модуль и сродство как к гидрофобным, так и к гидрофильным вяжущим. Хорошо влияют на усталостную прочность бетона.
Полиакриловая фибра повышает жесткость и эластичность композиций почти так же, как и стекловолокно. Однако процесс шлифовки поверхности могут облегчить только целлюлозные волокна.
Полиэфирная фибра
Полиэфирная фибра выгодно отличается от других армирующих фибр своим малым расходом и высокими прочностными характеристиками.
За счёт того, что волокна полиэфира очень тонкие, в одном и том же объёме фибры находится до 9 раз больше, чем у базальтового волокна. И до 1,5 раз больше чем у полипропиленового фиброволокна.
Полиэфирные волокна в бетонах между собой не слипаются. Они имеют свойство отталкиваться друг от друга за счёт присущего им свойства электростатики. В связи с чем, после перемешивания полностью занимают объём, в котором находятся. При этом упругая пространственная сетка из волокон препятствует оседанию частиц зерновой фракции смеси.
ПВС волокна
Как и сталь и стекловолокно, волокна ПВС имеют модуль упругости. Это устойчивость к растяжению, большую, чем обычный бетон. Синтетические волокна, используемые в бетоне, служат для сдерживания пластической усадки в течение первых 24 часов после заливки бетона. Считается, что волокно ПВС имеет большую прочность и модуль упругости. Оно обеспечивает более высокую характеристику контроля трещин на длительные сроки.
Волокна, изготовленные из ПВС, были разработаны около 20 лет назад японской компанией Kuraray. При добавлении в бетон или строительный раствор волокна образуют молекулярную и химическую связь с цементом во время гидратации и отверждения. В результате получаем бетон с высокой прочностью на растяжение и удивительной пластичностью.
Но с ПВС волокнами сложно работать. Они имеют тенденцию слипаться друг с другом в процессе смешивания. Чтобы помочь решить эту проблему, вводят в раствор диспергатор,
Для удобства работы рекомендуют добавлять цемент, песок, заполнитель и воду в миксер в течение 3-4 минут перед добавлением волокон, затем перемешивать еще несколько минут.
Большое преимущество ПВС волокна — фибра в бетоне не видна. Это важно при полировке изделия.
Стеклянная фибра в бетоне
Несколько слов о стекловолокне. Ранее на kamsaddeco.com была опубликована статья » Какие цемент и стекло совместимы».
В ней рассматривался вопрос: цемент и стекло в качестве наполнителя в бетоне — особенности, проблемы трещинообразования.
В зависимости от поставленной задачи многими в бетоне используется стеклобой, стеклосферы, пеностекло, стеклянная фибра и другие аналогичные компоненты.
Проблема состоит в том, что возможна химическая реакция, протекающая между щелочью цемента (или щелочного наполнителя) и оксидом кремния стекла.
Что касается стеклофибры, то она решается применением щелочестойкого стекла. Для этого в него добавляют оксид циркония. При этом фибра становится дороже примерно в два раза.
Критическая длина фибры в бетоне
Существует понятие критической длины волокна Lкр. До нее напряжение, воспринимаемое собственно волокном в композиции, возрастает и при L = Lкр становится равным прочности волокна.
При разрушении композиции, наполненной волокном с L < Lкр, наблюдается выдёргивание коротких волокон из матрицы. Так композиция разрушается на границе волокно / цементный (или гипсовый) камень.
Волокна с L > Lкр сами разрушаются и полностью реализуют всю прочность. Поэтому композиции, армированные волокном с L > Lкр, намного прочнее, чем волокна с Lкр. Чем меньше значение Lкр волокна, тем эффективнее волокно упрочняет цементную матрицу.
Существуют оценочные формулы, позволяющие определить Lкр. Например:
Lкр = 0,5 Б х Дср / А
Где: Б – усреднённая прочность волокна, Дср — средний диаметр волокна, А – адгезионная прочность на границе волокно / матрица.
Как видно из уравнения, наиболее простым решением проблемы эффективности волокна является увеличение адгезионной прочности на границе волокно / матрица.
Одним из способов повышения этого показателя для цементных и гипсовых систем является использование редиспергируемых порошков. Они образуют полимерные пленки внутри композиционного материала и увеличивают адгезию к внешней основе и на границе волокно / матрица.
При этом значительно увеличиваются показатели: водостойкость и морозостойкость.
Целлюлозная фибра в бетоне
Целлюлозная фибра – это волокна, с помощью которых создаётся структурный «3D» каркас с прочным перекрестным соединением частиц.
Целлюлоза характеризуется аморфной структурой и повышенными отдающими/поглощающими свойствами всех органических и водонасыщенных веществ. Это свойство мы использовали при изготовлении массы для лепки с применением обойного клея КМЦ (модифицированной целлюлозы).
Целлюлозная фибра в бетоне повышает технологичность конечного продукта. Она уменьшает его расслаиваемость и усадочную деформацию. При этом является дополнительным армирующим веществом, увеличивает прочность материалов и препятствует трещинообразованию.
Ее важным свойством (для ручной работы) является незаметность и дополнительное загущение раствора. Такая масса хорошо лепится и долго держит воду. Это позволяет избежать трещин на тонких изделиях.
Целлюлозная добавка помогает транспортировать воду из нижних слоёв в верхние. Благодаря этому предотвращается пересушка самого верхнего слоя. При этом время влажного состояния значительно увеличивается.
Целлюлозная фибра чаще применяется в смеси с полимерным волокном. Это усиливает и объединяет их положительные свойства.
Короткие и средние целлюлозные волокна длиной до 0,5 мм достаточно легко перемешиваются в смесителях любого типа. Длинные волокна (более 0,5 мм) рекомендуется смешивать в смесителях с высокими скоростями. Можно использовать деагломераторы. При этом достигается равномерное распределение волокон в растворе.
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.
Всем удачи в вашей работе и творчестве. И до новых встреч на страницах kamsaddeco.com.
ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ
ВИДЕО
Краткие видео и анонсы статей kamsaddeco.com в Ютуб
Большой перекатываемый декоративный валун из старой бочки
Цветная бетонная дорожка вокруг бассейна
Как сделать вазу сложной формы
Бетонные плитки индивидуального исполнения
Заданный состав цементной смеси
Лепим вазу из 2-х цветного цемента
Как сделать из цемента ангела для фонтана
Как изготовить вазу для основания фонтана
Ваза из цемента для верха фонтана
Как сделать мрамор из бетона в тазике
Большой искусственный валун из ткани и цемента