Виды фиброволокна для стяжки из бетона, цена, требования, принципы расчета для раствора

При выполнении капитального ремонта в жилых и общественных помещениях, как правило, устраивается мокрая или полусухая стяжка, которая одновременно служит несущим основанием под чистовое покрытие пола.

Также является выравнивающим слоем для плиты перекрытия, что позволяет устроить идеальную плоскость без перепадов высот на паркете, ламинате или линолеуме.

Стяжка может устраиваться как по бетону, так и по грунту, владельцы недвижимости нередко прибегают к укладке полистирольных плит под данный конструктивной элемент. В таких ситуациях требуется армирование бетона, так как он плохо работает на растяжение или на изгиб.

Классическое армирование устраивается в виде стальной или композитной сетки в нижнем слое конструкции пола, но последние годы всё большую популярность набирает структурное упрочнение материала – фиброволокно для стяжки из бетона.

Понятие

Фиброволокно для бетонной стяжки пола – это такой вид структурного армирования материала, которое изготавливается из фибры. В свою очередь, фибра – это тонкие и упругие полимерные, стальные, стеклянные или базальтовые гранулы, которые подвергаются высокотемпературной обработке с последующим вытягиванием в тончайшие нити, толщина которых не превышает 30 – 40 микрон.

Фиброволокно поставляется в виде большого количества коротких нитей, по форме и структуре напоминающих пух, которые замешиваются в цементно-песчаную или бетонную смесь на стадии её изготовления. Данные элементы армирования существенно повышают механическую прочность бетона, обеспечивают его упругость, надёжность и договечность.

Фиброволокно может замешиваться как в стандартные мокрые стяжки, так и полусухие жёсткие составы, подаваемые на монтажный горизонт при помощи помпового оборудования с последующим разравниванием.

Зачем используется в составе бетона?

Фиброволокно в составе бетона для приготовления высокопрочной стяжки используется при необходимости достижения любой из следующих целей:

• Структурное армирование и механическое упрочнение стяжки.
• Повышение упругости и деформативных свойств стяжки.
• Повышение стойкости материала против хрупкого разрушения во время приложения растягивающих усилий, либо при работе на изгиб.
• Снижение риска образования нитевидных усадочных трещин во время усадки материала.
• Незначительное повышение теплотехнических характеристик стяжки при высокой концентрации полимерного или композитного фиброволокна.
• Качественная замена устаревшей стальной или композитной сетки, которая устраивается только в нижней части бетонной стяжки.

Как правило, фиброволокно является лишь альтернативой армирования структуры бетона, из-за чего оно может быть легко заменено на стандартную кладочную, дорожную сетку, либо стержневую арматуру, используемую для изготовления плоского каркаса. Однако, это касается только мокрой стяжки, для которой характерна низкая пористость материала и полная химическая реакция при гидратации цемента.

В случае с полусухой стяжкой, структурные связи бетона не такие надёжные, что требует усиленного пространственного армирования, и в таких ситуациях без фиброволокна уже обойтись практически невозможно.

Требования к материалу

Учитывая, что фиброволокно является частью конструктивного элемента, существенно повышающего прочностные характеристики материала, к нему предъявляется ряд нормативных и эксплуатационных требований, которые влияют на его технические характеристики:

• Плотность фиброволокна, в зависимости от типа сырьевых материалов, из которых оно производится, составляет от 900 кг/м³ для полимерных компонентов до 2600 кг/м³ для базальтовых или асбестовых материалов.
• Габариты волокон в материале, в зависимости от технологии изготовления и степени протяжки, составляют от 0.02 до 500 мкм. Самыми тонкими считаются асбестовые волокна, а наиболее широкий ассортимент предлагают предприятия, выпускающие полимерное фиброволокно – от 15 до 500 мкм.
• Данный вид армирования бетонной стяжки отличается самыми высокими параметрами модуля упругости – от 7,5 ГПа для пластика до 110 ГПа для базальта.
• Механическая прочность материала при испытании на растяжение, в зависимости от его состава и габаритных размеров поперечного сечения – от 400 МПа для пластика до 3200 МПа для базальта. Композитные арамидные волокна имеют прочность на растяжение до 1800 – 1900 МПа.
• Помимо перечисленных выше свойств, важным показателем фиброволокон является их предельное относительное удлинение при потере прочности, то есть, при разрыве элемента – 1,4% для базальта и композита до 25% для полипропиленовых волокон.

Каждый производитель фиброволокна разрабатывает собственные ТУ, основанные на перечисленных выше требованиях, а выборочные образцы из партии подвергаются натурным испытаниям с оформлением протоколов их результатов.

Это позволяет изготовителю получить сертификаты соответствия на все виды товарных единиц, что гарантирует качество фиброволокна и возможность заложения его в проектную документацию в качестве основного армирования конструкции.

Какие виды применяются?

Для стяжки пола в помещениях различного назначения применятся несколько базовых типов фиброволокон, которые отличаются составом, категорией сырьевых материалов, техническими характеристиками, а также каждый из данных видов материала имеет свои преимущества и недостатки. Ниже подробно описываются все типы фиброволокон, используемые для структурного армирования бетонной мокрой или полусухой стяжки пола.

Стеклофибра

Стеклофибра – это доступный и недорогой материал, которой часто встречается в различных конструкциях в качестве стекловаты. Тончайшие частички кремниевой структуры спекаются и вытягиваются на центрифугах, обеспечивая надёжное армирование цементно-песчаного раствора или бетона, а также существенно повышая долговечность его эксплуатации.

Характеристики:

• Плотность – 2600 кг/м³.
• Толщина – от 5 до 20 мкм.
• Длина – от 10 до 500 мм.
• Модуль упругости – от 50 до 70 ГПа.
• Прочность – от 1350 до 1950 МПа.
• Удлинение – от 1,3% до 3,5%.

Преимущества:

1. простота изготовления;
2. относительно невысокая стоимость;
3. надёжная защита стяжки от разрушения;
4. при добавлении полимерных компонентов, усиливаются деформативные свойства материала.

Недостатки:

• сложность работы с сырьевым материалом, опасность для здоровья;
• при попадании волокон на кожу, при длительной эксплуатации;
• стекловолокно распадается, что вызывает снижение физико-механических характеристик и постепенное разрушением бетона с образованием, раскрытием трещин.

Стальная

Стальное фиброволокно представляет собой тончайшую проволоку, которая протягивается из пластичного сырьевого материала на специальных станках. Современное высокотехнологичное оборудование позволяет получить стальную проволоку с толщиной от 0,005 мм, что обеспечивает структурное армирование бетонной стяжки без существенного расхода стали и, как следствие, удорожание конструкции.

Данный материал поставляется в виде коротких отрезков проволоки с длиной от 20 до 250 мм, которые продаются россыпью и добавляются в жидкий цементно-песчаный раствор на стадии замеса.

Характеристики:

1. Плотность – 7000 – 7500 кг/м³.
2. Толщина – от 50 до 20000 мкм.
3. Длина – от 5 до 250 мм.
4. Модуль упругости – от 180 до 220 ГПа.
5. Прочность – от 300 до 900 МПа.
6. Удлинение – до 9,5% – 10%.

Преимущества:

• самый упругий материал среди всех других типов фиброволокна, что снижает риск его хрупкого разрушения;
• большой выбор проволоки разных толщин, возможность комбинации с классическим армированием стяжки из бетона;
• добавляется как в мокрую, так и в полусухую конструкцию, из-за высокой плотности, стальные фиброволокна не всплывают при вибрировании жидкого бетона.

Недостатки:

1. высокая рыночная стоимость стали, риск быстрого окисления, коррозии и разрушения тонкой проволоки;
2. гладкая поверхность материала недостаточно плотно обжимается гидравлическим вяжущим при твердении;
3. большое относительное удлинение способствует образованию трещин на бетоне при приложении растягивающих усилий от эксплуатационных нагрузок.

Базальтовая

Базальт в строительстве получил широкое применение в качестве сырья для жёстких минераловатных плит, обеспечивающих эффективное утепление и противопожарную защиту практически любой ограждающей или несущей конструкции. Тончайшие нити базальтового волокна также используются при армировании бетонной стяжки, обладая практически теми же свойствами.

Характеристики:

• Плотность – 2650 кг/м³.
• Толщина – от 12 до 18 мкм.
• Длина – от 10 до 450 мм.
• Модуль упругости – от 75 до 115 ГПа.
• Прочность – от 1650 до 3250 МПа.
• Удлинение – от 1,35% до 3,65%.

Преимущества:

1. самый высокий модуль упругости, отменные огнестойкие свойства;
2. благодаря повышенной прочности кристаллической решётки волокон;
3. бетонная стяжка не разрушается при эксплуатации даже в самых агрессивных условиях.

Недостатки:

• небольшое относительное удлинение, что вызывает риск хрупкого разрушения материала при превышении проектных нагрузок;
• материал сложен в укладке;
• требует использования средств индивидуальной защиты при работе с ним.

Полипропиленовая

Является самым доступным видом элементов структурного армирования, отличающихся простотой изготовления и широким ассортиментом габаритных размеров, считается полипропиленовое фиброволокно. Материал изготавливается на центрифугах, посредством расслоения гранул нагретого до пластичного состояния полипропилена.

При быстром вращении станка, от сырья отделяются тонкие нити, которые моментально остывают, образуя тонкие волокна в составе пористой структуры. Впоследствии, данные конструктивных элементы разрубаются на относительно короткие нити, которые также добавляются в бетон стяжки пола при замешивании раствора.

Характеристики:

1. Плотность – 900 – 950 кг/м³.
2. Толщина – от 15 до 450 – 500 мкм.
3. Длина – от 4 до 300 мм.
4. Модуль упругости – от 6 – 7 до 17 – 19 ГПа.
5. Прочность – от 350 – 450 до 700 – 800 МПа.
6. Удлинение – от 9,5% до 25%.

Преимущества:

• самый доступный материал среди перечисленных выше аналогов;
• возможность выбора фиброволокна на основе полимеров с различной толщиной;
• при работке с материалом мастер может самостоятеьно подрезать полимерные волокна до нужной длины и фракции;
• повышенная стойкость против влаги, полное отсутствие риска развития коррозии.

Недостатки:

1. небольшая механическая прочность на разрыв, большое относительное удлинение, что не позволяет компенсировать образование усадочных трещин на бетонной стяжке;
2. при повышенных нагрузках на бетонную стяжку пола, требует устройства кладочной или дорожной арматурной сетки.

Расчет расхода

Чтобы правильно рассчитать количество фиброволокна для бетона стяжки, необходимо знать главный показатель – удельный расход материала на 1 м³, который варьируется в пределах следующих значений:

• Стеклофибра – от 20 до 25 кг.
• Базальтовое волокно – от 18 до 24 кг.
• Стальная фибра – от 35 до 45 кг.
• Полипропиленовое фиброволокно – от 10 до 15 кг.

Итоговое количество фиброволокна в бетонной стяжке пола зависит от планируемого класса готового материала.

В связи с этим, используя простые формулы, легко вычислить общую массу данного материала для устройства стяжки в комнате с габаритами 6 х 5 м, с толщиной армированной конструкции 100 мм:

1. Площадь комнаты S = 6 х 5 = 30 м².
2. Толщина стяжки Н = 100 мм.
3. Средняя погрешность поверхности плиты перекрытия составляет 10 мм, согласно нормативным допускам, в связи с чем, расчёт материала ведётся на толщину h + H = 100 + 10 = 110 мм = 0,11 м.
4. Объём бетона стяжки составляет 30 х 0.11 = 3,3 м³.
5. Далее, определяется рекомендуемый класс бетона будущей конструкции, исходя из следующих рекомендуемых значений, от чего будет зависеть конечный удельный показатель содержания фиброволокна в материале конструкции:
   • Для жилых комнат квартир и частных домов – B10 – B12,5.
   • Для кухонь, санузлов, бань, саун, крытых бассейнов, а также для офисных помещений – В12,5 – В15.
   • Для лоджий, балконов, крылец, террас, веранд, гаражей – В 15 – В20.
   • Для торговых центров, объектов культурно-массового назначения – В22,5 – В25.>
   • Для промышленных зданий – В25 – В30 и более.

Cодержание фиброволокна в бетоне стяжки, варьируется, в зависимости от класса. Так, например, для стекловолокна, при классе бетона В10, количество структурного армирования не превышает 20 кг, в то время, как для стяжки в торговом центре с классом материала В 22,5, нужно добавлять стекловолокно в количестве не менее 25 кг на каждый 1 м².

Если учесть, что в рассматриваемой жилой комнате частного дома требуется стяжка с классом бетона по прочности на сжатие не более В12,5 то количество фиброволокна, из расчёта 3,3 м³ вычисляется по простой формуле:

1. Стеклофибра – 20 х 3,3 = 66,0 кг.
2. Базальтовое волокно – 18 х 3,3 = 59.4 кг.
3. Стальная фибра – 35 х 3,3 = 115.5 кг.
4. Полипропиленовое фиброволокно – 10 х 3.3 = 33,0 кг.

Конечная рецептура и общее количество фиброволокна определяется технологической картой конкретного производителя, которая указывается на упаковке материала, а также содержанием рабочего проекта, оформляемого на основании различных конструктивных и эксплуатационных требований к помещению и конструкции стяжки.

Как правильно рассчитать пропорции?

Чтобы правильно рассчитать пропорции фиброволокна для приготовления стяжки пола из бетона, необходимо учесть ряд важнейших параметров:

• Назначение помещения.
• Класс бетона для стяжки пола.
• Толщина стяжки, наличие фоновой арматуры из стальной или композитной сетки.
• Тип фиброволокна, используемого в качестве структурного армирования материала.
• Тип замеса и категория материала (полусухая или мокрая стяжка).
• Марка гидравлического вяжущего – цемента (М300 – М500),
• Водоцементное соотношение (от 8% до 13%).
• Дополнительные требования к помещению по обеспечению прочности, морозостойкости и водонепроницаемости стяжки.

Учитывая все приведённые критерии, ниже подробно описывается порядок расчёта количества или массы фиброволокна различных категорий, в зависимости от типа стяжки в помещении.

Полусухой

Для полусухой стяжки структурное армирование является необходимым элементом, так как химическая реакция при гидратации вяжущего вещества происходит не полностью.

В связи с этим, при приготовлении такого раствора для устройства полусухой стяжки в помещении различного назначения, потребуются следующие пропорции фиброволокна, из расчёта на 1 м³ готовой смеси для стяжки:

• Стеклофибра – не менее 22 кг для жилых помещений и от 25 кг для общественных или торговых объектов.
• Базальтовое фиброволокно – от 20 кг для квартир и частных жилых домов до 23 – 25 кг для общественных помещений с интенсивной проходимостью людей.
• Стальная фибра – 40 – 45 кг на 1 м³ для достижения класса бетона В15 – В17,5, 50 кг на 1 м³ и более, при необходимости замеса бетона с классом от В25 и более.
• Полипропиленовое фиброволокно – не менее 15 кг/м³, вне зависимости от класса бетона. Те же требования предъявляются к композитному структурному армированию на основе углерода.

Следует учесть, что полусухие стяжки, как правило, замешиваются в специальной машине, которая комплектуется автоматическим дозатором и всасывающей помпой для подачи смеси на монтажный горизонт.

Данная стяжка заказывается в специализированных организациях «под ключ», и каждый подрядчик имеет собственную рецептуру, а также предлагает определённый тип фиброволокна, которое добавляется в состав чернового пола с минимальным процентом содержания влаги.

Мокрой

Мокрая стяжка изначально отличается повышенной прочностью, благодаря надёжной связи вяжущего компонента – цемента с водой и заполнителем при гидратации. Кроме того, структурное армирование может комбинироваться с укладкой стандартной сетки из стали или композита. В таких ситуациях, фиброволокно предотвращает образование усадочных трещин при наборе прочности бетона. Пропорции фиброволокна, в данном случае, варьируются в следующих пределах:

• Стеклофибра – от 15 – 18 кг для жилых зданий и от 20 – 22 кг для общественных сооружений.
• Базальтовые стяжки – от 15 – 17 кг для жилья до 19 – 22 кг для общественных зданий.
• Стальное фиброволокно – 35 – 40 кг на 1 м³ для квартир и частных домов, 40 – 45 кг на 1 м³ для общественных, торговых и промышленных объектов недвижимости.
• Полипропиленовая фибра – от 12 – 14 кг/м³, для любых типов мокрых стяжек, вне зависимости от категории помещений, при наличии дополнительного армирования стальной сеткой.

Мокрая стяжка требует армирования по всему объёму только в том случае, если в её составе отсутствует стальная сетка, либо толщина конструкции превышает 100 мм, что чревато образованием усадочных трещин. В остальных случаях, владелец помещений может сэкономить и не добавлять арамидное, базальтовое или другое мелкодисперсное волокно в состав жидкой бетонной смеси.

Средняя стоимость

Для изготовления стяжки на основе фиброволокна и гидравлического вяжущего, владелец объекта недвижимости, должен понести определённые расходы, которые зависят от категории и количества структурного армирования сырьевого пластичного материала.

Учитывая, что большинство крупных строительных и производственных компаний страны располагают примерно одинаковым сырьём и техникой для изготовления компонентов стяжки пола, все цены на данный вид продукции примерно одинаковы, вне зависимости от региона РФ:

• Полипропиленовое фиброволокно – 250 – 450 руб. за 1 м³.
• Базальтовое структурное армирование – от 180 – 300 руб. за 1 м³.
• Стеклокомпозитная арматура для объёмного усиления конструкции – от 120 – 220 руб. за 1 м³.
• Стальная тонкая проволока – от 100 – 1200 руб. за 1 м³.

Указанные выше расценки могут незначительно меняться, в зависимости от внутренней маркетинговой политики компании, а также от сезонности, региона реализации продукции, что влияет на стоимости логистики, а также в зависимости от других критериев.

Плюсы и минусы добавок

Фиброволокно для стяжки пола из бетона или цементно-песчаного раствора получило широкое признание в нашей стране, и многие потребители периодически используют данный тип усиления стяжки, благодаря наличию огромного количества преимуществ:

• Исключение появления усадочных трещин в бетонной стяжке при твердении вяжущего вещества.
• Повышение механической прочности стяжки за счёт структурного армирования конструктивного элемента в объёме.
• Снижение расходов, так как фиброволокно используется в меньшем объёме, чем классическая стальная сетка для армирования конструкции стяжки в зоне возможного возникновения растягивающих или изгибающих усилий.
• Простота замеса и укладки материала, так как при должном проценте армирования, не требуется устройство арматурной сетки, а весь материал для усиления конструкции устраивается при замешивании бетона.
• Нет необходимости приготовления смеси и бетона для стяжки с повышенной степенью пластичности, потому что не требуется вибрирование готовой смеси для обеспечения защитного слоя сетки.
• Фиброволокно полностью отвечает эксплуатационным требованиям и является качественной заменой стяжки со стандартным армированием.

В то же время, некоторые потребители нередко прибегают к усилению структуры бетонной стяжки классическим методами – стальной или композитной сеткой, так как структурное армирование из фиброволокна также имеет ряд минусов:

• Сложность приготовления раствора для устройства внутреннего структурного армирования.
• Необходимость использования смеси с подвижностью от П3 и более, чтобы комбинировать арматурную сетку с фиброволокном.
• Сложность использования классической арматуры совместно с фиброволокном из-за риска всплытия лёгкого заполнителя при вибрировании и твердении смеси.
• Высокая розничная стоимость фиброволокна.
• Необходимость привлечения профессионалов и аренды профессионального оборудования для замеса стяжки со структурным армированием, что вызывает повышенный риск образования брака, как при замесе, так и при укладке готовой смеси в проектное положение.

Несмотря на недостатки, такое объёмное армирование бетона стяжки набирает популярность сред владельцев жилых или общественных помещений в нашей стране, а объём продаж производственных компаний растёт с каждым годом.

Полезное видео

Об использовании фиброволокна для стяжки в видео:

Заключение

Фиброволокно для стяжки пола используется, как неотъемлемый элемент структурного армирования материала, несущего элемента пола. Фиброволокно изготавливается на основе базальтовых, стеклянных, полимерных, углеродных или стальных компонентов. Каждый тип имеет как преимущества, так и недостатки, что обеспечивает возможность применения данного компонента в качестве заполнителя или элемента армирования для стяжки полка.

Все фиброволокна для стяжки пола классифицируются по толщине, плотности, механической прочности, относительному удлинению при разрыве, а также по другим критериям. Перед покупкой материала, необходимо изучить паспорт качества товарной единицы, после чего сравнить основные показатели в нём с требованиями рабочего проекта, чтобы выбрать и приобрести наиболее подходящий под требования заказчика материал.