Фибра полипропиленовая история

Фибра полипропиленоваяФибру как армирующее средство для строительных растворов применяли еще очень давно. Например, фибру обнаружили в блоках египетских пирамид, только это был не современный полипропилен, а овечья шерсть. Как видите, они до сих пор стоят. Следующим шагом была металлическая фибра. Ее начали применять в 19 веке. Очень эффективна, но имеет ряд недостатков: большой расход (на куб раствора необходимо не менее 25 кг такой фибры), а также ее нельзя использовать в легких ячеистых бетонах (она делает усадку раствора). В прошлом веке, с появлением технологии полимеров, появилась фибра из полипропилена. Преимущества: малый расход, не делает усадку легким ячеистым бетонам, экономически оптимальна. Позже появились стеклоровинг и базальтовая фибра. К сожалению эти технологии себя не оправдали из-за высокой цены, большого расхода и экономической неэффективности, по сравнению с полипропиленовой фиброй.

Для чего мы используем фибру

Фибра полипропиленовая это специальная добавка в строительные растворы для создания эффекта объемного армирования. Фибра бывает различной длины: от 2 мм до 100 мм. Соответственно разные длины предназначены для разных целей. Например, для тонкослойных стяжек и штукатурок используют волокна длиной 2-6 мм, для легких ячеистых бетонов используют волокна длиной 10-30 мм, для монолитных бетонов — фибру длиной до 100 мм. Чем короче длина волокна, тем проще с ним работать. В последнее время фибру начали добавлять при производстве сухих строительных смесей, это значительно упрощает задачу на строительной площадке ввести фибру в раствор и распределить ее однородно.

Что представляет собой фибра

Фибра полипропиленовая представляет собой мультифиламентное волокно, которое распределяясь равномерно в строительном растворе, образует сеть волокон, предотвращающих излом бетона даже при высоких нагрузках. Эта технология позволила избежать растрескивания бетона, что было серьезной проблемой.

Как фибру производят

Производство полипропиленовой фибры довольно сложное и требует больших инвестиций, поэтому в стране так мало предприятий ее производят.

Сферы применения

  • Еврозаборы;
  • Торкретбетон;
  • Производство свай;
  • Штукатурные работы;
  • Штукатурные работы;
  • Пенобетон, газобетон;
  • Промышленные полы;
  • Штампованный бетон;
  • Разнообразные стяжки;
  • Строительные растворы;
  • Бетон дорожных покрытий;
  • Декоративный печатный бетон;
  • Морские защитные сооружения;
  • Тротуарная плитка литьевая и прессованная
  • Бетонные плиты перекрытий, трубы, блоки и др;

Как работать с фиброй

Рекомендуемый расход: 300-900 г/м3 бетона. Фибра полипропиленовая добавляется в бетонный (цементно-песчаный) раствор на последней стадии, после песка, цемента, пигмента и воды. Перемешивается 4-7 минут. Также фибру можно добавлять вместе с водой затворения.

Технические характеристики фибры

  • Диаметр: 18 мкм
  • Удельный вес: 0,91 т/м3
  • Модуль Юнга: 3500 Н/мм2
  • Фасовка: пакеты 0,6 и 0,9 кг
  • Линейная плотность: 2,0 dtex
  • Материал: полипропилен 100%
  • Прочность на разрыв: 350 Н/мм2
  • Температура размягчения: 145°С
  • Длина: в зависимости от применения
  • Химическая устойчивость кислотам, щелочам, растворителям: полная ко всем

Эффект от применения фибры

Фибра полипропиленовая улучшает прочностные характеристики и качество поверхности бетона, уплотняемость при вибрации, связываемость и способность к сцеплению. Повышается устойчивость к замораживанию/оттаиванию, воздействию антиобледеняющих солей, проникновению воды и химических веществ. Фибра также используется в разравнивающих смесях и строительных растворах для увеличения прочности на изгиб и растяжение и снижения риска расслаивания. Фибра является экономичной и качественной альтернативой стальной сетке контролирующей образование трещин.

Функции, которые выполняет фибра

— фибра снижает микропластическую усадку и трещинообразование в процессе твердения бетона:
— фибра повышает способность бетона к деформации без разрушения в критический период — 2…6 часов после укладки, тем самым уменьшает размер и количество трещин, что способствует сохранению большей внутренней прочности бетона;
— на более позднем этапе, когда бетон затвердел и начинает давать усадку, фибра соединяет края трещин и снижает риск разлома;
— фибра уменьшает выделение воды посредством эффективного контроля гидратации, тем самым, снижая внутренние нагрузки, и благодаря контролю за выступлением воды на поверхность снижается образование трещин при пластическом оседании.
— фибра вносит в бетон незначительное количество воздуха, что позволяет свободной воде расширяться и сжиматься в цикле замерзания и оттаивания готового бетона;
— фибра уменьшает количество водных каналов в бетоне, и в результате снижения проницаемости придает большую устойчивость к промерзанию;
— фибра контролирует перемещение воды в бетоне, обеспечивая более эффективную гидратацию цемента, и повышает прочность на сжатие в первый день, а также предотвращает поднятие на поверхность цемента и песка;
— бетон, содержащий фибру, имеет значительно большее сопротивление удару и устойчивость к раскалыванию по сравнению с обычным бетоном, тесты показывают 5-кратное превышение по данному фактору
— фибра обеспечивает большую защиту от разрушения краев соединений в бетонных плитах перекрытий и сборных железобетонных конструкциях;
— устойчивость к истиранию бетона с фиброй через 6 часов повышается примерно на 10% и в целом может быть выше на 30%.
— способность фибры контролировать перемещение воды в бетонной смеси уменьшает возможность сегрегации мелких частиц цемента и песка, что обеспечивает более эффективную гидратацию цемента и в сочетании с лучшим сцеплением цементного раствора дает более прочную и долговечную поверхность.
— бетон с фиброй более устойчив к изгибу после воздействия температуры 600 °С в течении 1 часа, так же повышает устойчивость бетона к раскалыванию после воздействия горения углеводорода (2 часа при 1100 °С).
— фибра снижает проницаемость и водопоглощение бетона. Это достигается за счет уменьшения в бетоне количества отверстий от выступившей воды, поэтому вода, химические вещества и грязь впитываются медленнее.
— фибра устойчива к щелочам и большинству химических веществ, применяемых в производственных процессах.
— бетон с фиброй широко используется в гидросооружениях, таких, как водохранилища, отстойники для сточных вод, водосливы, порты, доки, морские заграждения, а также бетонные дороги и мосты, где особенно важна повышенная устойчивость к проникновению антиобледеняющих солей.
— фибра может рассматриваться, как экономичная альтернатива контролирующей образование трещин стальной сетке.
— фибра не оказывает влияния на прочность бетона на изгиб. Стальная сетка растягивается и имеет какую-то ценность только после того, как бетон треснул. Как альтернатива, Фибра способствуют предотвращению микротрещин, образующихся в бетоне в пластическом состоянии.
— повышение пластичности, в т. ч. малообводненных смесей, и более равномерных выход воды позволяет получить более ровную поверхность бетонного камня.
— уплотнение поверхностного слоя бетона, возникающее при внесение в бетон микроволокон фибры полипропиленовой, снижает проницаемость верхнего слоя бетона в 8-10 раз, проникновение влаги и паров кислот при этом ограничиваются 2- 3 мм (при прочих равных условиях).
— этот же механизм лежит в основе замедления разрушения арматуры в железобетонных изделиях.
— при использовании фибры повышается устойчивость бетона к проникновению воды и химических веществ.
— полипропилен является относительно инертным веществом, и ни одна из известных добавок к бетону не ухудшает рабочих характеристик изготовленной из полипропилена фибры.
— фибра является механической добавкой в бетон и устойчива к щелочам и большинству химических веществ, применяемых в производственных процессах.
— повышается сопротивление удару.
— добавление фиброволокна повышает пластичность бетона, так что бетон, содержащий фибру полипропиленовую, имеет значительно большее сопротивление удару и устойчивость к раскалыванию по сравнению с обычным бетоном (но не железобетоном). Тесты показывают 5-кратное превышение по данному фактору.
— повышенное сопротивление удару и устойчивость к раскалыванию бетона с фиброволокном является следствием поглощения большого количества энергии, при натяжении волокон после образования трещин в цементном растворе.
— фибра полипропиленовая обеспечивает защиту от разрушения краев соединений в бетонных плитах перекрытий и сборных железобетонных конструкциях. Ее свойства, увеличивающие сопротивление удару, служит основанием для использования фибры полипропиленовой в тяжелой промышленности, на военных объектах для повышения взрывоустойчивости и в местах повышенной сейсмической активности.
— повышается морозостойкость строительных растворов.
— при дегидратации и схватывании бетона в его объеме образуются водные каналы (капилляры), по которым из бетона при дегидратации выходит вода. После затвердения бетона эти каналы позволяют воде проникать в затвердевший бетон и в морозных условиях там замерзать. При замерзании вода расширяется, вызывая повреждения бетона и разрушение поверхности. В бетоне, приготовленном с использованием фибры S, эти каналы по большей части заполнены волокнами фибры и вода в меньшем количестве и на меньшую глубину может проникнуть в бетон.
— бетон, содержащий фиброволокно полипропиленовое, имеет более высокие характеристики морозостойкости (бетон с добавлением 1 кг фибры на 1 метр кубический изделия имеет морозостойкость в 10 раз выше), и можно считать, что по долговечности он равен бетону с воздухововлекающими добавками.
— фиброволокно вносит в бетон незначительное количество воздуха. Эти воздушные пузырьки позволяют свободной воде, которая может замерзнуть, расширяться и сжиматься в цикле замерзания/оттаивания. Таким образом, снижаются разрушительные эффекты мороза на раннем этапе.
— фиброволокно, повышая устойчивость бетона к пластическому растрескиванию, уменьшает количество водных каналов в бетоне, и в результате, снижение проницаемости придает большую устойчивость к промерзанию.
— повышение устойчивости к огню
— фиброволокно повышает характеристики огнестойкости бетона. Независимые тесты показывают, что бетон с полипропиленовой фиброй более устойчив к изгибу после воздействия температуры 600°С в течение 1 часа. Она также повышает устойчивость бетона к раскалыванию после воздействия огня с температурой 1100°С.
— фиброволокно используется также и как материал, обеспечивающий пассивную противопожарную защиту. Открытый огонь при воздействии на бетон вызывает быстрое (взрывное) испарение влаги внутри бетонной конструкции, что приводит к повышению давления внутри пор и в результате — растрескиванию и взрыванию бетона и как следствие ослаблению несущих бетонных конструкций, волокна, включенные в бетон, плавятся при температуре 165°С, при температуре 360°С волокна распадаются, и пар выходит через образовавшиеся микроканалы. Взрывное откалывание уменьшается до 30%.
— повышается уплотняемость при вибропрессовании.
— добавление фиброволокна ПП в количестве 500-600 грамм/м3 изделий производится с целью (дополнительно к вышеуказанным целям) повышения морозостойкости в 5-7 раз и ударопрочности поверхностного слоя изделий (предотвращение сколов).
— добавление в количестве 800 грамм более ( до 5% от веса изделия) на 1м3 изделия производиться с целью повышения качества проработки (выразительности) художественных деталей (орнамента) и снижения брака (обсыпания углов) при расформовке. Также при этом существенно (в 8-10 раз) снижается влаго-газопроницаемость поверхностного слоя бетона, что повышает механическую износостойкость, устойчивость к воздействию кислот, солей, масел и бензопродуктов.
— включение фибры в изделия из бетона продлевает срок сохранения привлекательного внешнего вида изделия, в том числе при неблагоприятных условиях эксплуатации (циклы замораживания-оттаивания, автотранспортная и вибрационная нагрузка на подъездных путях, попадание масла и бензина на автозаправочных станциях и в гаражах, воздействие соли в зимнее время).
— устойчивость к истиранию бетона с фиброволокном полипропиленовым через 6 часов повышается примерно на 10% и в целом выше на 30% (в зависимости от содержания цемента и заполнителя).
— способность фиброволокна контролировать перемещение воды в бетонной смеси уменьшает возможность сегрегации мелких частиц цемента и песка и дает более прочную и долговечную поверхность.
— типичное применение фибры полипропиленовой для повышения устойчивости к истиранию — морские заграждения и сооружения, углехранилища и другие сферы использования бетона, где постоянная эрозия ведет к износу поверхности.
— повышается способность бетонной смеси к сцеплению.
— повышение адгезии в 1,5-2 раза обосновывает применение фибры в бетонировании больших поверхностей методом торкретирования. Уменьшает отскок ЦПС на 20%
— самым наглядным примером служит использование фибры полипропиленовой как экономичной альтернативы металлической сетке, контролирующей образование трещин. Волокна, равномерно распределенные в бетоне (растворе), армируют его по всему объему. Кроме экономии средств и времени, использование полипропиленовой фибры позволяет изготовлять покрытия, обладающие более высокими качественными характеристиками, чем у тех, которые изготовлялись традиционным методом (с использованием металлической сетки).
— фибра повышается удобоукладываемость бетона
— полимерная фибра, повышая пластичность цементно-песчаной смеси позволяет эффективно проводить бетонные работы с малообводненными (20% воды) смесями, например при устройстве и ремонте бетонных полов.
— фиброволокно удерживает песок во взвешенном состоянии, предотвращая поднятие цемента. В противном случае мелкие частицы сделают поверхность бетона хрупкой и чувствительной к нагрузкам.
— сокращаются затраты и сроки проведения работ за счет более быстрого набора прочности.
— добавление полипропиленовой фибры в количестве от 300 грамм/м3 сокращает срок производства работ и повышает оборачиваемость оборудования (до 2 раз) за счет более быстрого набора прочности.
— для предотвращения первичного трещинообразования ( усадочных трещин) для малонагруженных конструкций используется 500-600 грамм полипропиленовой фибры на 1м 3 цементно-песчаной смеси (ЦПС).
— дополнительные эффекты от применения полипропиленовой фибры: сокращение трудозатрат, снижение брака (выход арматуры из готового изделия, проявление на поверхности изделия следов коррозии металла), повышение долговечности изделия, повышение устойчивости к истиранию, снижение пылеобразования, улучшение внешнего вида изделия оцениваются пользователем исходя из конкретных задач эксплуатации объекта.
— применение полипропиленовой фибры для отдельных видов полов промышленного назначения предпочтительней металлической фибры, т. к. электропроводность бетона с полипропиленовой фиброй не возрастает. Так же при производстве полов с применением металлической фибры добавление 1 кг/м3 полипропиленовой фибры позволяет металлической фибре распределиться в бетоне более равномерно и сократить ее расход в 1,5-2 раза.
— из практического опыта известно, что при добавлении фибры в пенобетон, процент брака при расформовке (3-5%) отсутствует вообще. Прочность на изгиб возрастает в 2-4 раза, что ведет к сокращению потерь при транспортировке. За счет более быстрого набора прочности увеличивается оборачиваемость форм и как следствие производительность оборудования.
— применение фибры позволяет уменьшить расход цемента до 10% при сохранении технических характеристик готовых изделий.
— использование фиброволоконного армирования позволяет в 5 раз сократить количество брака художественных изделий со сложным поверхностным рельефом, связанного с деформацией изделий при расформовке, а так же существенно увеличить оборачиваемость форм.