Производство стеклофибробетона

Добавление стекловолокна в бетонную массу является ключевым фактором, способствующим увеличению прочностных характеристик фибробетона. Ведь у стеклянной нити модуль растяжения на разрыв примерно в 2,5-2,7 раза выше, чем у стальной арматуры. Кроме того благодаря армированию полимерной фиброй, значительно увеличивается модуль упругости на сжатие и растяжение. Эти новые свойства дают возможность минимизировать вес изделий из искусственного камня без ущерба для их прочности, делая возможным производство тонких, легких и более пластичных изделий.

Недостатком бетона, как и любого каменного материала, является его относительно низкая прочность на растяжение. Поэтому СФБ рекомендуется использовать там, где требуются повышенная прочность на растяжение, изгиб и растрескивание, а также высокая устойчивость к ударам и износу.

Применение стеклофибробетона

Благодаря своей адаптивности и универсальности, стеклофибробетон нашел широкое применение в строительстве и реставрационных работах. Уникальные характеристики СФБ позволяют формировать объемные конструкции необычной геометрии и сложной конфигурации. Этот материал, в основном, используется для наружной облицовки фасадов зданий гражданского и общественного назначения, а его основное применение — создание фасадного декора, такого как декоративные панели, карнизы, колонны, арки и эркеры, а также элементы лепного декора.

Важно отметить, что стеклофибробетон также идеально подходит для реставрации, поскольку он позволяет создавать точные копии архитектурных деталей исторических зданий, неотличимые от оригинала. Гибкость материала, обеспеченная составляющей из стекловолокна, позволяет успешно сочетать его с другими конструкционными материалами.

Фибробетон также может применяться для создания несущих конструкций. Возможно изготовление материала с комбинированным армированием, при котором используются как стекловолокна, так и стальная арматура, например несъёмная опалубка.

Состав стеклофибробетона

Состав стеклофибробетона определяется его конкретным назначением и требованиями к физико-механическим свойствам. Он состоит преимущественно из мелкозернистого бетона-матрицы (97-98%) и щелочестойкого стеклянного волокна (3-5%). Путем изменения состава бетона, параметров наполнителя и добавок достигают необходимых свойств материала, запланированных на этапе проектирования.

Требования к компонентам СФБ

Стекловолокно: стеклянное щелочестойкое волокно, содержащее не менее 16,2% оксида циркония, в виде фибры (рубленого, резаного волокна) длиной от 8 до 28 мм. Минимальное содержание в составе массы не должно быть менее 3,5% по общему весу.

• Диаметр, не менее 12 мкс
• Плотность, не менее 2.5 г/см3
• Модуль упругости, не менее 65000 Мпа.
• Прочность на растяжение, не менее 1800 Мпа.
• Удлинение при разрыве, не более 3,5%

Вяжущие материалы: цемент должен соответствовать общепринятым строительным нормам (ГОСТ 101178, 22266, 31108), выбор диктуется в соответствии с назначением конечного изделия. Цемент не должен содержать никаких отбеливающих добавок в виде гипса или же других инертных наполнителей.

Заполнитель: песок строительный тонкий по ГОСТ 8736, с максимальной крупностью зерна 1.0 мм, пылевидных частиц не более 1,5 %, модуль крупности не более 0,75. Допускается использовать песок кварцевый по ГОСТ 22551 с максимальной крупностью зерна 1,0 мм.

Вода: для производства используется вода по ГОСТ 23732-79. В условиях крайних температур могут быть необходимы подогрев, или, наоборот, охлаждение.

Пигменты для лицевого слоя: подбираются согласно проектной документации.

Добавки: применяются с целью воздействия на производственный процесс и улучшения конечных свойств изделий. Это могут быть: пластификаторы, гидрофобизаторы, замедлители и ускорители схватывания, воздухововлекающие и противоморозные присадки.

Типовые пропорции

• Портланд-цемент марки М500 — 50 кг.
• Песок — 50 кг.
• Вода — 16 кг (водоцементное отношение 0,32).
• Пластификатор — 0.50 кг (зависит от концентрации, указывается производителем).
• Стекловолокно — 6 кг (5% от объема массы для пневмонабрызга), или 3 кг (2,5% от общей массы для премикса).

Объём раствора, приготовленного по этому рецепту в ёмкости растворосмесителя, составляет 0,06 м3. При толщине изделия 20 мм, 60 л смеси хватит, чтобы изготовить из СФБ, примерно 3 м2, то есть расход фибры на 1 м2 будет 2 кг (5%) / 1 кг (2,5%).

Сколько фибры добавлять в бетон?

Объем фиброволокна в составе подбирается в зависимости от способа, которым смесь насыщается стекловолокном. Но в идеале подбор смеси и параметров армирования должен производиться на основании проектных вводных.

Согласно отечественному стандарту, нет зависимости объема от использованной технологии:

• минимальное содержание щелочестойкой стекловолоконной фибры в составе стеклофибробетонной массы по ГОСТ 58757-2019 должно быть не менее 3,5% по весу состава, но также допускаются отклонения от этого значения в диапазоне от 2,5 до 5,5%.

Согласно опыту зарубежных производителей:

• при пневмонабрызге (нанесения раствора при помощи специального пистолета) потребуется 4-5% стекловолокна от общей массы, длиной 25-40 мм;
• при использовании технологии премикса (предварительное смешение) с последующим вибропрессованием — от 1,5% до 3,5% по массе и длиной 12-13 мм.

Технологии изготовления

Согласно ГОСТ Р 58757–2019, определены два основных метода изготовления стеклофибробетонных конструкций: пневмонабрызг и премикс. Вместе с тем, существуют различные вариации и производные этих методов, которые применяются в зависимости от конкретных условий и требований проекта.

Пневмонабрызг

Кратко о технологии: напыление цементно-песчаного раствора на матрицу-форму под давлением (подобно торкретированию) на большой скорости специальным аппаратом. При этом смешение ЦПС (цементно-песчаной смеси) с щелочестойким стекловолокном начинается в специальном распылительном устройстве, которое также одновременно режет и дозирует стеклонить, и продолжается уже в полете, в едином аэрозольном потоке. Все компоненты наносятся на форму-матрицу послойно, с дальнейшим последующим роликовым уплотнением специальным прижимным валиком.

Поэтапно о пневмонабрызге

Изготовление СФБ по технологии пневмонабрызга проходит через несколько этапов.

• На первом этапе проводится подготовка раствора из цемента, песка, воды и пластифицирующей добавки, которая обеспечивает прокачку раствора через растворонасос. Смесь тщательно мешается в центрифуге, после чего переваливается в бункер растворонасоса через вибросито.
• Нить стекловолокна заводят в пистолет-чоппер, где она зажимается между барабанами. При включении пневмотурбины барабан начинает вращаться, разрубая стеклянное волокно на отрезки. Затем дозированное моноволокно фибры внедряется в набегающий цементно-песчаный раствор, который подается насосом с заданной производительностью.
• Перед тем, как приступить к заполнению форм, их тщательно готовят: продувают воздухом для удаления пыли и обрабатывают специальным раствором для дальнейшего быстрого извлечения затвердевшего фибробетона.
• После того, как все подготовлено, приступаем к непосредственному изготовлению изделий. Формы-матрицы заполняются раствором бетона при помощи пистолета-распылителя, образуя первый слой. Важно контролировать толщину лицевого слоя — она должна быть не более 1 сантиметра. Для уплотнения этого слоя используется валик, который позволяет избавиться от попавшего воздуха, а также обеспечивает отпечатывание рисунка матрицы.
• Теперь настает время для второго слоя — уже с добавлением фибры. Слой равномерно распределяется и уплотняется вручную при помощи валика. Так можно не только убрать воздух, но и обеспечить качественное приклеивание слоев.
• Далее, при необходимости, наносится третий слой, который также прокатывается валиком.
• По окончании нанесения слоев, изделие оставляют твердеть в форме. Далее, производится распалубка, после чего его помещают в пропарочную камеру до окончательного отверждения. После этого изделие шлифуют и отправляют на объект.

Изготовление по технологии пневмонабрызга может проводится оператором – человеком, или роботом. Роботизированная технология дает возможность уменьшить потери сырья, обеспечить точный расход смеси и волокна, добиться одинаковой толщины изделия. Подходит для больших плоских изделий с простым рельефом (например, облицовочные панели).

Метод напыления позволяет с легкостью повторить любой сложный узор или матрицу. Опыт российских производителей показывает, что изделия, полученные с помощью этого метода, демонстрируют лучшие физико-механические и эксплуатационные характеристики.

Премикс (премиксинг)

Метод премикса предполагает предварительное перемешивание компонентов в емкости растворосмесителя. Для достижения однородности смеси, фибру добавляют в раствор песка, цемента и воды и все компоненты тщательно перемешивают в миксере.

После этого применяется автоматизированная или ручная заливка премикса. При этом также возможно использование совмещение с технологией напыления премикса.

Если форма изделия плоская, то может использоваться виброуплотнение для обеспечения равномерного распределения смеси. В случае сложной формы, применяется роликовое уплотнение, аналогично как при методе набрызга.

При использовании автоматизированной заливки раствора, используется специальная станция с перистальтическим насосом. Она эффективно укладывает смесь в форму. Однако, стоит отметить, что машинная укладка премикса не всегда является наиболее рациональным вариантом. В некоторых случаях ручная заливка может быть более предпочтительной.

После перемешивания, смесь с фиброй перегружается в бункер растворонасоса, откуда раствор под давлением через напорный рукав укладывается в форму.

Усиление конструкций

Усиление тонкостенных изделий, например панелей, требуется при создании изделий больших размеров. Для этого используются встроенные ребра жесткости. Увеличение жесткости достигается за счет закрепления изделия на опорную раму с использованием закладных элементов. Рама представляет собой легкую сварную конструкцию из профилей, установка которой производится сразу после того, как форма наполнена. Гибкие анкера прикрепляются в теле изделия с помощью подушки из стеклофибробетонной смеси, а в процессе установки они привариваются.

Благодаря гибким анкерам панель может немного двигаться относительно жесткого каркаса, что позволяет компенсировать деформации, вызванные воздействием влаги и тепла.

Оборудование для производства

Создание СФБ — технологичный процесс. Потребуется различное оборудование: миксер для интенсивного перемешивания, чоппер для рубки волокна, пистолет для нанесения лицевого раствора, пистолет для нанесения основных слоев. Мобильная станция может заменить все вышеперечисленное. Формы для заливки делают из пластика, пенопласта, стеклопластика, резины или их комбинации. Там, где нужен четкий рисунок, для изготовления формы сначала используют архитектурный пластилин. Простейшие формы могут быть сделаны из фанеры и дерева.

Контроль качества

Основная цель контроля качества в лаборатории — обеспечить соответствие продукции установленным стандартам и требованиям. Один из методов контроля на заводе заключается в проверке содержания волокна в композите. Для этого из тела изделия берутся образцы. При проведении исследования используется метод вымывания, который позволяет определить фактическое содержание волокна в материале. Выдержанные контрольные образцы проверяются на объемной плотности, водопоглощения, предела прочности на изгиб.

Хранение

Хранение на производстве. Уже изготовленные СФБ изделия требуют правильного хранения. В первые 12 часов после изготовления они должны быть помещены на форме-матрице в помещении с температурой 30-33 °C и относительной влажностью воздуха 95-100%. Далее, в течение оставшегося времени до достижения 28 суток, необходимо обеспечить постоянную температуру воздуха 20-22 °C и влажность 70-75%. Чтобы сохранить оптимальные условия, изделия следует упаковать в влагонепроницаемую пленку. 28 суток являются стандартным проектным возрастом, в который достигаются требуемые технические характеристики бетона.

На практике требования, указанные в ГОСТ58757, часто не совпадают с реальностью. Не все предприятия, занимающиеся производством СФБ, могут позволить себе хранить продукцию в течение 28 суток. Поэтому проектный возраст конструкций из стеклофибробетона определяется в соответствии с проектной документацией, а также с учетом условий твердения, методов возведения конструкций, ожидаемых сроков их нагружения. Обычно продукция отгружается производителем через 7-14 дней после изготовления. Крупные и толстостенные изделия из бетона обычно достигают 60-80% нормативной прочности в течение данного периода времени.

Хранение СФБ по ГОСТ

Стеклофибробетонную продукцию следует хранить в оригинальной упаковке производителя в закрытых помещениях или под навесом, исключая прямое попадание на них осадков и солнечного света. Температурный режим для хранения варьируется от -10С до +30С.

Ремонт стеклофибробетона

В случае, когда требуется локальный ремонт изделий из СФБ, его осуществляют с применением ремонтного состава. Состав готовится в соответствии с рецептурой и соблюдением технического регламента, который был утвержден или контролируется самим производителем.

Производство опалубки «Вектор»

Изготовление опалубки, казалось бы, не самая сложная задача. Но когда речь идёт о производстве изделий из СФБ, всё становится не так просто. Но для нас это повседневная работа. Итак, для изготовления изделий из бетона на стекловолоконной фибре, мы проходим следующие этапы: подготовка формы и арматурного каркаса, приготовление раствора, отливка, набор прочности. Разберём процесс подробнее.

Процесс изготовления

• После тщательного смешивания компонентов, раствор отливается в специальные формы с подготовленной арматурой. Вибрационное оборудование позволяет избавить готовое изделие от пузырьков и равномерно распределяет раствор в заготовках.
• Сварщик готовит армокаркас сваривая необходимые элементы.
• Последний этап производства стеклофибробетонных изделий — набор прочности в специальных камерах с правильной температурой и влажностью.

ООО «Вектор» — производитель и поставщик различных изделий из стеклофибробетона: несъёмной опалубки, плит, карнизных блоков и т.п. Хотите узнать цены на нашу продукцию, сроки поставок или иные условия работы? Звоните по нашему номеру +7 (495) 249-11-12 или обратитесь через форму обратной связи, нажав Задать вопрос.