Конгломерат. Это второе имя стеклофибробетона. Понятие обобщающее, обозначает соединение разнородных материалов. В стеклофибробетоне таковыми являются цемент и волокна стекла. Совместить их не могли до 1967-го года.

У цемента щелочная среда. Она агрессивна по отношению к стеклу. Это поняли еще в 1941-ом, пытаясь создать первый в мире блок стеклофибробетона. Проблему решили в Строительном научно-исследовательском институте Великобритании.

В 1967-ом там получили щелочностойкое стекло. В процессе производства в него добавили цирконий. Стеклофибробетон стал явью. Первыми материалом воспользовались, естественно, англичане, а за ними и все европейцы.

В 1974-ом панели из стеклофибробетона начали реализовывать в США. Первые года продажи прирастали примерно на 30% каждые 12 месяцев. За что такое признание?

Описание и свойства стеклофибробетона

В состав стеклофибробетона стекло включено в виде фиброволокна, отсюда и название героя статьи. Вместо арматуры его укрепляют тонкие минеральные нити. Минеральные они, поскольку делают из расплава кварца – камня класса силикатов.

В него входят породы содержащие кремний. В таблице Менделеева элемент записан как силицум. Получается, состав героя статьи натурален, ведь в цемент тоже входит природное сырье: глина, известь, песок.

«Запеченные» в нити стекла смотрятся, подобно опилкам, или обваленному в глине сену. Однако, будучи минеральной, арматура полностью исключает возможность гниения. К тому же, стекло не уступает бетону по твердости.

При этом, прочность стеклофиброблоков больше, чем у железобетонных. Стальная арматура хорошо держит нагрузки на сжатие. А стеклоукрепитель сносит солидные нагрузки еще и на изгиб, растяжение. Ударная вязкость героя статьи тоже больше, чем у железобетона.

Бетон и фибры сцепляются своими поверхностями. Площадь перекрытия 2-ух материалов доходит до 50000 квадратных метров. Они отвечают за совместную работу бетона и стекловолокна.

Если блоки со стальной арматурой трескаются под натиском сил растяжения, то фиброплиты не дают даже микротрещин. Вот стеклобетон и пускают на мосты, эстакады и путепроводы.

Если перевести сказанное в цифры, предел прочности героя статьи на растяжение при сжатии равен 32,2 мегапаскалям. При сжатии материал выдерживает 840 кило на квадратный сантиметр. На осевом растяжении фибробетон терпит до 112-ти килограммов на ту же площадь.

«Играть» с ними можно, так же, за счет комбинирования армирующих нитей разного диаметра, длины. Максимальная протяженность одной стеклопроволоки в бетоне – 7,5 сантиметров.

Сочетание и компоновка разноразмерных волокон не только меняют свойства бетона, но и его текстуру, форму. Некоторые , к примеру, пластичнее прочих, используются для фигурных отливок. Об их ассортименте поговорим в главе «Применение стеклофибробетона».

Ряд свойств героя статьи совпадает с характеристиками простого бетона. Минеральные блоки не горят. Причем, у фибро-разновидности стойкость к пламени больше. Превосходит обычный бетон герой статьи и в устойчивости к химикатам.

В городских условиях особенно важна стойкость перед растворами солей. Как и стандартный бетон, стекло-материал не гниет, морозостоек. Класс устойчивости к холоду лежит в пределах F150-F300.

При этом, низкая морозостойкость соответствует 50-ти единицам, а максимальная отображается как F-700. Бетон в промежутке от 300-от до 500-от применяется в условиях переменного уровня влаги. Морозостойкость же стеклоплит солидна для стандартных условий.

Виды стеклофибробетона

Герой статьи относится к классу фибробетонов. Их армируют не только стеклом, но и стальными нитями или полимерным волокном. К последнему относятся, к примеру, полиамид, акрил, полипропилен, нейлон.

С металлической стружкой блоки весят не меньше классического железобетона. С полимерной арматурой плиты легковесные, словно газобетон. Стеклоблоки усреднены по массе. Впрочем, здесь есть подвох, ведь в плане армирования бывают:

• Блоки с фибровым укреплением. В таких роль арматуры выполняет исключительно стеклонить. С ней плиты могут принимать любой облик. Отливают панели в виде частокола из стволов бамбука, кладки природного камня, абстракций.
• Блоки с комбинированным армированием. Такие укреплены классическими стальными прутами и стеклофиброй одновременно. Из-за жесткого каркаса плиты могут быть только простых форм. Как правило, это прямоугольные элементы.

Комбинированное армирование бывает не только вкупе с металлом. С полимерными нитями стекло тоже совмещают. В этом случае масса, как и стандартные блоки, принимает любую форму.

Популярен, к примеру, фасадный декор из стеклофибробетона . Гипсовая лепнина проигрывает ему, ведь мягка и впитывает влагу. Пилястры же из героя статьи украшают здания веками.

Ознакомиться с декором можно, к примеру, в «Казанском кремле». Это название музея-заповедника с комплексом строений в классическом стиле. Находится музей, как следует из названия, в Казани.

Там налажено производство фибростеклобетона . Поэтому в городе из героя статьи сложен целый микрорайон в центре. Взглянуть в Казани стоит и на «Дворец земледельцев». Так за торжественность стиля зовут здание министерства сельского хозяйства республики Татарстан, столицей которой является Казань.

Используемый в Казани фибробетон производят 2-мя способами:

• Напылением. С его помощью получают объекты средних и крупных размеров. Начинают с распыления цемента. Его наносят на форму, попутно добавляя стекловолокно.
• Премиксом. Так именуют процесс отливки смеси цемента, песка, стеклонити и воды в форму. Она бывает деревянной, силиконовой, металлической. В емкости смесь ставят на вибростол. Это уплотняет материал. Заливка оправдана при изготовлении небольших изделий, к примеру, черепицы или тротуарной плитки. Последнюю из стеклобетона тоже делают.

В декоративном плане герой статьи бывает многоцветным. Стеклоплиты окрашивают в красные, синие, коричневые, желтые тона. Нюанс заключается в стекле. Оно остается белым. Получается фактурный рисунок. Если нужны однотонные блоки, в них добавляют цветное стекло, окрашивая его еще на стадии расплава.

Применение и монтаж стеклофибробетона

Разговор о применении героя статьи уже начат. В качестве основного строительного материала использоваться может, но не выгоден по цене. Проще сложить дом из обычного бетона. Стеклоплиты идут в ход, как правило, для облицовки и декора. Отливают не только пилястры, но и колонны, ограждения лоджий и балконов, «короны» куполов.

Стеклофибробетон для фасада – возможность украсить его элементами геральдики, орнаментами. Изготавливаются плиты с геометрическим рисунком, шероховатые, даже под панцирь черепахи.

В стеклобетон, в отличие от обычного, не кладут крупную фракцию песка и гравия. Это придает поверхности блоков большую эстетику. Торцы монолитных перекрытий многоэтажек, к примеру, закрываются обычно именно стеклофибробетонными плитами. Их миниатюрные версии становятся кровельным материалом. Он имитирует классическую черепицу.

Монтаж стеклофибробетона осуществляется по 2-ум схемам. Первая считается классической, а вторая применяется в конструкциях, нуждающихся в исключительной прочности:

• Крепление с помощью монтажных утолщений. Они делаются на стадии отливки, достигая 3-сантиметровой ширины. Отливаются утолщения согласно проекту. Соответственно, вместо типовых изготавливают уникальные. Это добавляет герою статьи стоимости.

Крепят бетонные элементы в местах утолщений . Это разновидность болтов. Схема работает на фасадах зданий.

• Крепление с помощью металлической закладной. Она вживляется в тело блока тоже на стадии производства. Через закладную проходит крепежка в виде болта. Он «вживляется» в металлический каркас здания.

Каким бы ни был способ крепления фибростеклобетона, монтаж начинается с подготовки поверхности и ее разметки. Потом выставляют угловые детали. Потом заполняют прямые участки.

Кладку рассчитывают без использования доборов шириной меньше половины блока. Крепят стеклобетон на строительный клей. Швы затирают. Если есть стыки с инородными поверхностями, используют герметик на основе акрила.

Цена стеклофибробетона

Цена стеклофибробетона складывается из ряда факторов. Заложены затраты на производство, обработку, форму, гидрофобизацию. Последнее понятие обозначает дополнительную пропитку бетона, на 100% защищающую его от разрушительного действия воды.

Если она проникнет в поры материала и застынет там, то расширится, заодно расширив полость в камне. Так влага разрывает плиты изнутри. Защищая блоки от воды, им продлевают век.

Включена в стоимость героя статьи и его окраска. Выходит примерно на 30% больше, чем просят за классический бетон. Однако, учитывая малый вес стеклоблоков и меньшую толщину, уменьшается цена доставки, монтажа.

За аренду техники тоже платится меньше. К тому же, легковесные плиты уменьшают нагрузку на фундамент здания, что в некоторых случаях вообще бесценно. Переплатить готовы и за прочность, долговечность героя статьи.

Именно его, к примеру, выбрали для инженерных сооружений на Московской кольцевой автомобильной дороге. На Третьем транспортном кольце в столице фибростеклобетон стал несъемной опалубкой, а заодно и облицовкой пролетных конструкций и путепроводов.

Изделия и конструкции из бетона используются сегодня повсеместно. Между тем, новое время требует внедрения новых конструкционных и композиционных материалов в совокупности с новыми технологиями.

При этом зачастую возможно создание «новых материалов из прежних». Для бетонов это реализуется путем армирования. Наполнитель позволяет получить новый материал, который по экономическим показателям и прочностным характеристикам превосходит обычный бетон.

Известны металлические, минеральные и органические наполнители - в виде непрерывных нитей (сеток, тканей и других подобных рулонных материалов) или в виде коротких отрезков волокон - фибр. Фибровое армирование бетона дает начало новому материалу - фибробетону.

В настоящее время используются три вида армирующих волокнистых материалов:

• Фибра стеклянная;
• Фибра стальная;
• Фибра из синтетических волокон;

Стеклофибробетон - СФБ (glassfiber reinforced concrete - GRC, англ. ).

При введении в мелкозернистый бетон (бетон-матрицу) отрезков щелочестойкого стекловолокна получается композиционный материал - стеклофибробетон , где фиброволокно равномерно распределяется по объему изделия или отдельных его частей (зон).

Технические характеристики стеклофибробетона:

Примечание: перевод кг/см2 в МПа: g х кг/см2 = МПа = 10 х кг/см2.

Бетон и армирующие волокна работают совместно, т.к. имеет место сцепление по всей поверхности фибры. За счет такой гигантской площади сцепления бетона и волокна формируются качественно новые свойства композиционного материала, получившего название стеклофибробетон или стеклоцемент.

Применение СФБ позволяет снизить стоимость строительства, уменьшить трудозатраты, увеличить надежность и долговечность строительных конструкций.

Дисперсное армирование в разы повышает прочностные свойства бетона, а также улучшает эксплуатационные характеристики конструкций: устойчивость к динамическим, температурно-влажностным воздействиям, износу, стиранию и т.п.

По своему назначению изделия из стеклофибробетона разделяются на конструкционные, декоративные, гидроизоляционные и специальные.

Основные рычаги для получения нужных параметров СФБ-изделий это:

• процент армирования (сколько кг стеклоровинга затрачено на 1 куб.м. бетона);
• длина волокон (возможны комбинации коротковолокнистых и длинноволокнистых элементов);
• технологии изготовления («набрызг или премиксинг» или их комбинирование).

Стеклофибробетон обладает исключительно высокие технологическими свойствами при формировании изделий практически любой нужной формы, любой геометрии, любого рельефа, любой фактуры.

СФБ-технология дает архитекторам мощное средство для воплощения любых замыслов, т.к. по пластичности, способности передавать рельеф поверхности, а также легкости (изделия из СФБ тонкостенные, т.е. малой массы), не может соперничать ни один другой материал.

Фибробетон с щелочестойким стеклянным волокном обладает высокими показателями прочности при изгибе и растяжении, а также отличается большой ударной прочностью и упругостью.

Стеклофибробетон по таким показателям, как трещиностойкость, вязкость разрушения, морозостойкость, водонепроницаемость, огнестойкость в несколько раз превосходит обычный бетон.

Производство стеклофибробетона требует использования специального оборудования для СФБ . Это стационарные комплексы СЦ-45 компании "НСТ". Задача СЦ-45 подать под давлением цементный раствор в специальный пневматический пистолет-напылитель, где стекловолокно рубится на отрезки нужной длины, распушается, смешивается с раствором и под давлением набрызгивается на форму. На сегодняшний день линейка оборудования для СФБ представлена 2-мя видами комплексов: с героторным и перистальтическим насосами.

Конструкции из стеклобетона по способу армирования подразделяются на следующие виды:

• C фибровым армированием - используется только фибра из стекловолокна;
• С комбинированным армированием - используется стеклянное фиброволокно в сочетании со стальной арматурой.

Толщина изделий из СФБ, как правило, от 6...10 мм и до 20…30 мм, поэтому затраты на материалы минимальны. Одно из главных преимуществ изделий из стеклофибробетона на стройплощадке в том, что при повышенных прочностных характеристиках они не тяжелые, их масса не велика.

Стеновые облицовочные панели из стеклофибробетона при реконструкции старых и строительстве новых зданий позволяют получить эксклюзивный и красивый фасад. Декоративный бетон придает зданиям уютный и комфортный внешний вид.

Время не подвластно над таким фасадом: даже через 50 лет он останется таким же: не потрескается, не разрушится. Если же из-за внешнего воздействия будет механически поврежден элемент фасада, его всегда можно заменить аналогичным (отличить СФБ-изделия полученные сегодня и через 10 лет из одной формы - невозможно).

СФБ отлично держит перепады температур и прекрасно себя чувствует при низких температурах. Компания "НСТ" поставила комплексы СЦ-45 на Чукотку, где они применялись при строительстве школ. Поверх теплоизоляции из пенополиуретана наносилась защитная СФБ-штукатурка. Зачем? Фасады, где применяются обычные цементные растворы, уже через год подвергаются разрушениям, не выдерживая 50-ти градусных морозов.

Важным дополнением к облицовочным панелям могут служить декоративные элементы под старину при реставрации и реконструкции зданий. Также стеклофибробетон незаменим при обрамлении оконных проемов, изготовлении портиков, карнизов, солнцезащитных экранов и др.

Фиброцемент - превосходный материал для различных видов кровли. Им можно имитировать традиционные кровельные материалы, такие как шифер, керамическая черепица. Но, в отличие от них, он не хрупкий и не тяжелый. Для его крепления используются обычные шиферные гвозди без предварительного сверления отверстий, так как стеклофибробетон прочен и не раскалывается при креплении.

Панели из стеклофибробетона различных текстур

Стеклофибробетон играет важную роль при проектировании городских зон отдыха с эстетической стороны объектов строительства и малых архитектурных форм. Он может использоваться для обустройства живописных декоративных водоемов, фонтанов, скамеек, цветочниц, балюстрады, киосков и др. Малые архитектурные формы из стеклофибробетона имеют более привлекательный вид, т.к. стеклофибробетон позволяет передавать любую форму, рельеф и отделку поверхности для сочетания с окружающим пейзажем. Штукатурные покрытия при использовании стеклофибробетона обладают высокой прочностью, а также высокой стойкостью к растрескиванию и отслаиванию.

Стеклоцемент имеет высокую устойчивость к химикатам, включая городское загрязнение и растворы солей. СФБ не ржавеет, не гниет, не коррозирует и не горит. Поэтому из фибробетона могут формоваться различные изделия сложной конфигурации, которые применяются в гражданском строительстве при сооружении автострад, мостов, эстакад, туннелей, парапетов, шумозащитных ограждений.

Эти элементы могут быть достаточно большой протяженности при небольшом весе. Кроме того, стеклофибробетон обеспечивает более высокий уровень защиты стальной арматуры и более высокую сопротивляемость проникновению хлоридов, чем бетон той же толщины.

Элементы кабельных, дренажных и ирригационных каналов из стеклофибробетона могут также использоваться в качестве несъемной опалубки. В этом случае элементы из стеклофибробетона устанавливаются на место, а затем заливаются бетоном, при этом роль стеклофибробетона - образовать внутренний профиль канала с гладкой поверхностью и исключить применение сложной временной опалубки.

Фиброцемент отличный материал для изготовления элементов каналов и водопроводов, т.к. из него можно получить длинные и легкие сегменты, в то время как из обычного бетона отливаются короткие и тяжелые элементы. Это весьма важно, т.к. снижение веса трубы облегчает работу при сооружении дренажных и ирригационных систем на пересеченной местности.

Стеклофибробетон также может использоваться для изготовления труб большого диаметра. Армируется как рубленным ровингом, так и сетками из щелочестойкого стекловолокна. Малая толщина стенок труб и отсутствие муфтовых соединений позволяет уменьшить размер канавы и объем засыпки. Трубопроводы могут прокладываться под дорогами с большой транспортной нагрузкой, т.к. стеклофибробетон долговечен и обладает высокими прочностными свойствами.

Свойства стеклофибробетона.

Стеклофибробетон (СФБ) – является разновидностью фибробетона и изготавливается из цементно-песчаного раствора и армирующих его отрезков стекловолокна (фибр), равномерно распределенных по объему бетона изделия или отдельных его частей. СФБ применяется в тонкостенных элементах и конструкциях зданий и сооружений, для которых существенно важным является: снижение собственного веса, повышение трещиностойкости, обеспечение водонепроницаемости бетона и его долговечности (в том числе в агрессивных средах), повышение ударной вязкости и сопротивления истиранию, а также повышение архитектурной выразительности и экологической чистоты. СФБ рекомендуется для изготовления конструкций, в которых могут быть наиболее эффективно использованы следующие его технические преимущества по сравнению с бетоном и железобетоном:

• Повышенные трещиностойкость, ударная вязкость, износостойкость, морозостойкость и атмосферостойкость;
• Возможность использования более эффективных конструктивных решений, чем при обычном армировании, например, применение тонкостенных конструкций, конструкций без стержневой арматуры и др.;
• Возможность снижения или полного исключения расхода стальной арматуры;
• Снижение трудозатрат и энергозатрат на арматурные работы, повышение степени механизации и автоматизации при производстве фибробетонных конструкций, например, сборных тонкостенных оболочек, складок, ребристых плит покрытий, монолитных и сборных полов промышленных и общественных зданий, конструкций несъемной опалубки и др.

1. На изгиб;
2. На сжатие при эксцентриситетах приложения продольной силы, например, в элементах пространственных перекрытий;
3. Преимущественно на ударные нагрузки, истирание и атмосферные воздействия.

Свойства СФБ в марочном возрасте.

Сырьё для стеклофибробетона.

Исходными материалами для производства СФБ являются: цемент, песок, вода, щелочестойкое стекловолокно и химические добавки. Для получения каких-либо особых свойств СФБ вместе с этими основными материалами могут также использоваться полимеры, пигменты и другие химические добавки.

Цемент: Для производства СФБ используется портландцемент марки не ниже М400. Выбор конкретного вида портландцемента – обычного (без добавок), быстротвердеющего, цветного — диктуется назначением СФБ-изделия. Используемый цемент должен соответствовать общепринятым строительным нормам. В России портландцемент должен соответствовать ГОСТ 31108-2003 (настоящий стандарт идентичен стандарту EN 197-1:2000, разработанным Европейским комитетом по стандартизации). Портландцемент по ГОСТ 10178-85 тоже используется при производстве СФБ, поскольку ГОСТ 31108-2003 не отменяет ГОСТ 10178-85, который можно применять во всех случаях, когда это технически и экономически целесообразно.

Песок: Выбор заполнителя (песок), имеет очень большое значение для производства качественного СФБ. Песок должен быть предварительно просеян и промыт. Попадание отдельных частиц более 3 мм не допускается (при эксплуатации оборудования для производства СФБ работа без сита не допускается). Для ручного пневмонабрызга СФБ модуль крупности не должен превышать 2,5 мм (измерения проводятся согласно ГОСТ 8735-88). Песок должен отвечать требованиям ГОСТ 8736-93 по зерновому составу, наличию примесей и загрязнений (измерения проводятся согласно ГОСТ 8735-88). Кварцевые пески наиболее широко применяются в производстве СФБ. Кварцевый песок должен отвечать требованиям ГОСТ 22551-77. В составе кварцевого песка фракция менее 150 мкм не должна превышать 10% (измерения проводятся согласно ГОСТ 8735-88). Просушенный песок позволяет облегчить контроль за приготовлением смеси (это относится к водоцементному соотношению) и обычно уже приобретается сухим и далее хранится в сухом состоянии либо в мешках, либо в бункерах.

Стекловолокно: Для фибрового армирования СФБ-конструкций применяется фибра в виде отрезков стекловолокна длиной от 10 мм до 37 мм (длина фибры принимается в зависимости от размеров и армирования конструкций согласно ВСН 56-97), изготавливаемая путем рубки ровинга из щелочестойкого стекловолокна – это стекловолокно с добавками оксида циркония ZrO 2 . Можно использовать следующее стекловолокно, например, компаний Fibre Technologies International Ltd. (Бристоль, Англия), L’Industrielle De Prefabrication (Прист, Франция), Cem-Fil (Чикаго, США), NEG (Nippon Electric Glass, Токио, Япония), ARC-15 или ARC-30 (Китай) и другие. Стеклянный ровинг должен соответствовать ГОСТ 17139-2003. Стеклоровинг при хранении и в процессе проведения работ не должен подвергаться увлажнению. Бухту влажного стеклоровинга перед началом использования необходимо просушить при температуре 50-60°С в течение 0.5-1.5 часов до весовой влажности не более 1%.

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

Химические добавки: широко применяются при изготовлении СФБ с целью воздействия на производственный процесс и улучшения ряда конечных свойств изделий. Пластификатор следует использовать для поддержания подвижности смеси при снижении водоцементного отношения. С помощью добавок можно также ускорять, замедлять или снижать водоотделение, регулировать водостойкость материала, снижать расслаивание смеси. Подбор наиболее подходящей добавки зависит и от некоторых местных факторов, в частности, используемых цемента и песка, а также климатических условий. Химические добавки должны удовлетворять ГОСТ 24211-2003. Химические добавки классифицируются по группам:

1. Суперпластификаторы – это высокоэффективные разжижители бетонных и растворных смесей, который позволяют в несколько раз повысить их подвижность, не вызывая при этом снижения прочности бетона или раствора. При введении суперпластификаторов значительно снижается содержание воды в цементно-песчаной смеси;
2. Воздухововлекающие добавки – повышают морозостойкость СФБ и долговечность, увеличивают подвижность, солестойкость;
3. Противоморозные добавки – обеспечивают сохранение в цементно-песчаных смесях жидкой фазы необходимой для твердения цементного теста;
4. Ускорители схватывания – вводятся при температурах ниже +10ºС, для сокращения режима тепловой обработки, ускорения схватывания и твердения СФБ;
5. Замедлители схватывания – вводятся для увеличения времени загустевания в условиях сухого и жаркого климата;
6. Гидрофобизаторы – придают СФБ гидрофобные свойства, сильнее проявляется водоотталкивающий эффект.

Пигменты: могут применяться для окрашивания либо белого, либо серого цементов. С целью получения равномерного цвета и постоянной окраски поверхности пигменты применяются для лицевого (т.н. пленочного) слоя, который затем подвергается дополнительной обработке, обычно с помощью пескоструйной обработки или полирования.

Формы для изделий из стеклофибробетона.

Формы могут быть изготовлены из целого ряда материалов, которые должны обеспечивать требуемую оборачиваемость, выдерживать размерную точность и качество отделки поверхности. Материалом для форм могут служить сталь, фанера, стеклопластик, резина, полиуретан, силикон, а также в отдельных случаях и сам СФБ. Формы могут быть изготовлены из целого ряда материалов, которые должны обеспечивать требуемую оборачиваемость формы, выдерживать точность и качество отделки поверхности изделий. Наиболее распространенными материалами для форм являются:

1. Формы из полиуретана (ПУ). Одни из самых популярных форм для производства СФБ-изделий. Благодаря гибким формам из полиуретана компенсируется начальная усадка стеклофибробетона. Изделия могут быть распалублены без повреждения как самих форм, так и непосредственно изделий. Преимуществами гибких форм являются их высокая оборачиваемость и долговечность, быстрота расформовки СФБ-изделий, а также улучшенное качество поверхности отформованных изделий и меньший процент брака. Полиуретановые формы позволяют получать СФБ-изделия с «отрицательными» углами. Полиуретановые формы обладают способностью сохранять заданные размеры и изначальную геометрию, выдерживать все нагрузки, вызываемые ежедневным процессом формования, распалубки изделий, а также перемещениями самой формы. Полиуретан производится путем смешивания соответствующих полиуретановых компонентов А и Б. Обычно компоненты А и Б для полиуретановых форм имеют простое соотношение компонентов при смешивании (1:1). Простая процедура переработки двух компонентов (перемешивание компонентов производится с помощью ручного миксера). Имеется возможность переработки при комнатной температуре. Полиуретановые формы отличает длительный срок эксплуатации (большое число циклов оборачиваемости), высокая влагоустойчивость, оптимальное сочетание эластичности с прочностными характеристиками с высокой прочностью на разрыв, химическая стойкость к щелочной среде цементно-песчаных смесей и абразивостойкость, а также высокое качество воспроизведения мельчайших деталей модели с минимальной усадкой. Для получения поверхности СФБ-изделий, соответствующих профилю формы, последние необходимо смазывать специальными составами. Для этого подготавливают консистентную разделительную смазку. Например, вазелино-стеариновую, расплавляя стеарин и технический вазелин на водяной бане с последующим добавлением солярового масла, перемешиванием и остыванием смазки, после чего она готова к употреблению. Еще для смазки рекомендуется применять: стеарино-парафиновую пасту (состав в процентах-% по массе: парафин — 19, стеариновая кислота — 15, крахмал — 1, росин — 65); водомасляные эмульсионные смазки на основе эмульсола ЭКС; водоэмульсионные смазки ОЭ-2 или ЭСО; машинное или трансформаторное масло. Разрешается применять и другие смазки, обеспечивающие сохранение высококачественной поверхности материала, например, превосходно себя в этом качестве зарекомендовала смазка — веретенное масло. Консистенция смазки должна обеспечивать возможность ее механизированного нанесения СФБ на поверхность форм. Все виды смазок должны соответствовать ГОСТ 26191-84.
2. Стеклопластик. Формы из стеклопластика обладают большой долговечностью, чем полиуретановые формы, позволяют передать любую текстуру изделия. К недостаткам форм из стеклопластика можно отнести невозможность их использования для производства декоративных изделий с текстурой, содержащей отрицательные углы;
3. Сталь. Используется в тех случаях, когда требуется многократное повторное использование формы при производстве, в большей части, стандартных СФБ-изделий. Например, массивные панели без сложной текстуры (облицовка, элементы несъемной опалубки), несложные изделия поточного типа;
4. Дерево. Это самый простейший материал для форм. Естественно, качество поверхности такой формы необходимо отслеживать и постоянно контролировать. К недостаткам форм из древесины можно отнести недолговечное сохранение своей правильной геометрии при многократном использовании (циклы термокамеры с повышенной влажностью в купе с сушкой могут деревянную форму «повести»). Конечно, с помощью специальных обрабатывающих составов можно защитить форму – и это тоже нужно иметь в виду;
5. Резина (каучук, силиконы). Это универсальные формы. Похожи на формы из полиуретана. Отличительной особенностью таких форма является необходимость использования жесткой основы – «обвязки» для фиксации. Лучше всего было бы сказать, что резиновые формы используются как вкладыши в жесткую основу. Жесткой основой резиновых форм может служить деревянная обвязка, стеклопластиковая основа, реже — металлическая основа. Формовочные резины могут быть в виде достаточно упругих листов или блоков, в пастообразном виде, в жидком виде. Диапазон материалов, которые могут использоваться в качестве прототипа — очень разнообразен: металлы, воск, стекло, дерево, пластмассы, модельная глина и любые другие материалы. Резины подразделяются на твердые и мягкие. Твердые резины хороши для изготовления плоских изделий. Мягкие резины позволяют изготавливать очень объемные, сложные и филигранные изделия, извлекать их из формы без повреждений. Однако, слишком мягкие резины не в состоянии противостоять давлению СФБ-смеси, что может привести к деформации самого СФБ-изделия. В таких случаях, для получения качественного изделия, резиновую форму закрепляют в жестком металлическом корпусе. Чем выше удлинение материала, тем легче растянуть резиновую форму для извлечения СФБ-изделия без повреждений. Для качественных жестких резин — эта величина около 200%, для мягких — от 300% до 850%.
6. Другие материалы для форм. Вышеприведенный перечень не является исчерпывающим, и многие другие материалы, включая полипропилен, строительный гипс, а также и сам СФБ, могут успешно применяться для изготовления форм.

Организация производственного участка.

Производство СФБ предпочтительнее организовывать в цехе, а не на открытой площадке, поскольку температура должна быть не ниже +10 о С. Оптимальный температурный режим — в пределах от +15 о С до +30 о С. Размеры цеха зависят от объема выпуска СФБ-изделий, минимально рекомендуемая площадь цеха должна составлять не менее 100 м 2 .

Для организации одного поста СФБ-производства требуются:

• электроэнергия мощностью не менее 4 кВт (без учета потребления мощности компрессором), 3 фазы, заземление;
• вода;
• сжатый воздух (1500-2000 л/мин, давление 6-9 bar);
• Оборудование для стеклофибробетона «ДУГА® С» ;.
• Дополнительное оборудование и приспособления (подъёмники, весы, шпатели, валики для прикатки смеси).

Если применяется выдерживание СФБ-изделий во влажной среде, в цехе следует предусмотреть участок для хранения СФБ-изделий в течение одной недели. При этом важно, чтобы на данном участке обеспечивался контроль температуры и уровня влажности. Наличие участка термовлажностной обработки на СФБ-производстве является желательным, но необязательным. Участок термовлажностной обработки только что произведенных СФБ-изделий позволит уменьшить время оборачиваемости форм, а также повысит характеристики СФБ-изделий.

СФБ-изделия имеют небольшую толщину, а значит — значительно меньший вес по сравнению с аналогичными изделиями из обычного бетона (если рассматривать одинаковые показатели прочности на сжатие и изгиб), они все же являются слишком тяжелыми для их перемещения вручную, поэтому следует предусмотреть возможность использования соответствующих подъемных механизмов.

Приготовление цементно-песчаных растворов для дисперсно-армированных СФБ осуществляют в лопастных растворосмесителях принудительного действия, например, таких как СО-46Б и другие. Для приготовления и хранения рабочих растворов добавок используются емкости.

Отношение заполнителя (песка) к цементу принимается равным единице с возможностью дальнейшей корректировки и зависит, в общем случае, от типа СФБ-изделия, его габаритов, условий применения СФБ-изделий и прочее. Расчет водоцементного соотношения и его корректировка осуществляются в соответствии с ВСН 56-97. Водоцементное отношение (без применения пластифицирующих добавок) обычно находится в пределах 0.40 – 0.45. С использованием пластифицирующих добавок водоцементное соотношение изменяется до 0.28 – 0.32.

После того как выбраны исходные сырьевые материалы, подбирается состав смеси с учетом следующих рекомендаций:

• Водоцементное отношение. Оно должно быть как можно более низким, но при этом смесь должна оставаться достаточно подвижной для ее подачи растворонасосом и последующего пневмонабрызга. Водоцементное отношение цементного-песчаного раствора, применяемого для изготовления СФБ, должно отвечать оптимальной вязкости (подвижность П4-П5), соответствующей осадке стандартного конуса по ГОСТ 5802-86 «Растворы строительные. Методы испытания». В общем случае, водоцементное соотношение имеет сложную зависимость и зависит от активной марки цемента, коэффициента нормальной густоты цементного теста, коэффициента водопотребности песка и расчетного коэффициента стеклофибробетона на сжатие.

• Соотношение песка и цемента. Соотношение 1:1 является наиболее широко применяемым в настоящее время. Корректировка соотношения осуществляется в соответствии с ВСН 56-97.

• Содержание стекловолокна или коэффициент армирования. Это процентное отношение веса стекловолокна к весу всего композита — СФБ, то есть с учетом массы самого стекловолокна. Для ручного пневмонабрызга это отношение обычно составляет от 3 до 6%, иногда и выше. Расчет коэффициента армирования осуществляется в соответствии с ВСН 56-97.

Рассмотрим рецептуру, которая получила название «классической» как за наиболее часто используемую. «Классической» рецептурой является следующий состав на один условный замес, количество стекловолокна 5%:

* — дозировка зависит от концентрации, поэтому для одного и того же количества используемого цемента может быть различным. Дозировка указывается производителем добавки.

Вес всего раствора составляет = 50+50+16+0.5=116.5 кг, тогда содержание 5% стекловолокна – это 6 кг.

Для получения однородной смеси необходимо произвести точное взвешивание исходных материалов и строго следовать основным требованиям при работе со смесителем. Перед тем как приступить к приготовлению смеси следует точно взвесить необходимые количества песка и цемента с помощью весов (см. раздел «Дополнительные приспособления»). Дозировка воды и жидкой добавки может быть произведена по весу, объему или, что предпочтительнее, с помощью специального дозирующего автоматического устройства.

Подробные рекомендации по нанесению стеклофибробетона, подготовке, использованию, распалубке и промывке форм, техническому обслуживанию и консервации оборудования указаны в паспорте на комплекс для стеклофибробетона «ДУГА® С» и технологической инструкции по работе со стеклофибробетоном из комплекта документации на оборудование.

Многоэтажное домостроение, коттеджное строительство, реконструкция и восстановление первоначального облика памятников архитектуры — вот неполный перечень областей применения стеклофибробетона. Из него изготавливают не только облицовочные панели вентилируемых фасадов, но и различные декоративные элементы: карнизы, балконные ограждения, рельефные цокольные плиты. В малоэтажном строительстве широко используются листовая стеклофибробетонная обшивка и теплоизоляционные сэндвич-панели. Следует упомянуть и различные ограждающие конструкции, панели кровли, фрагменты антивандальной защиты зданий, несъемные опалубки, водоводы, дренажи, звукозащитные экраны и т.д. Все это стеклофибробетон — одна из разновидностей искусственного камня.

Столь широкая сфера применения определяется уникальными свойствами материала, прежде всего его высокой прочностью. За счет того, что внешние нагрузки воспринимает упругое стекловолокно, которым армирован мелкозернистый бетон,многократно повышается сопротивление изгибу и растяжению, а ударная прочность композита увеличивается в 10-15 раз по сравнению с классическим железобетоном. СФБ легко переносит перепады температуры и влажности. Стоек он и к воздействию химических реагентов. Материал абсолютно не горюч и весьма долговечен: декоративные элементы из СФБ прослужат столько же, сколько и несущий каркас здания. Стеклофибробетонные изделия имеют небольшую массу, что снижает расходы на их транспортировку и монтаж. Уменьшение нагрузки на конструкции приводит к существенной экономии средств при возведении фундаментов и надземной части зданий.

Функциональность стеклофибробетона удачно дополняется его исключительной пластичностью и возможностью создания абсолютно произвольных (за счет отсутствия арматуры) форм. СФБ незаменим при изготовлении сложных и экспрессивных архитектурных элементов. Он предоставляет архитектору почти бесконечный выбор нетривиальных пластических решений, к которым добавляется большое разнообразие текстур и широкая цветовая палитра. В результате стеклофибробетон позволяет легко имитировать не только камень, но даже такие материалы, как дерево или чугун. Поэтому известные российские архитекторы оценили преимущества этого материала: подтверждение этому — использование изделий из СФБ при строительстве таких объектов, как жилые комплексы «Садовые кварталы» (арх. Сергей Скуратов и Меганом), «Английский квартал» (арх. Михаил Белов), «Итальянский квартал» (арх. Михаил Филиппов) и др. Все эти проекты, ставшие заметными событиями в российской архитектуре, были реализованы благодаря использованию СФБ компании «ОртОст-Фасад» — лидера рынка в сфере проектирования, производства и монтажа декоративных элементов из стеклофибробетона.

От классики до современности

Можно вспомнить, к примеру, архитектонику строений ЖК «Итальянский квартал» на Долгоруковской улице. Спокойный изгиб парадного фасада комплекса эффектно расчерчен декоративными элементами из СФБ: колоннами главного входа и задающими ритм всему фасаду строгими полуколоннами, изящными карнизами и «петербургским» обрамлением полукруглых окон.

Универсальный по своим свойствам материал допускает применение любых архитектурных приемов без опасения перегрузить силовой каркас здания. Стоит упомянуть пластику фасада ЖК «На Трубецкой» (арх. Никита Рыбин) в московском районе Хамовники: подобные волнам декоративные карнизы и резные (а на самом деле, конечно же, литые) колонны выглядят так, будто они изготовлены из натурального камня. Интересно, что стеклофибробетон применялся в отделке этого здания не только в виде выразительного декора, но и для облицовки фасадов жилого комплекса панелями с интегрированной клинкерной плиткой. Причем это были как плоские поверхности, так и закругленные. Наконец, СФБ использован в отделке интерьеров общественных зон комплекса «На Трубецкой». Из него были сделаны стеновые панели, имитирующие набитые вразнобой, со сдвигом, деревянные бруски. Комплексное применение стеклофибробетона для оформления внутреннего пространства и решения объемно-пространственных задач, позволило создать законченный, цельный архитектурный образ здания.

В последние годы архитекторы все чаще предпочитают использовать стеклофибробетонный каркасный декор, заменяя им традиционные виды отделки фасадов. СФБ позволяет воспроизводить мелкие детали орнаментов и различную фактуру поверхности. Стеклофибробетон окрашивают по поверхности или добавляют пигменты в бетонную смесь. Но можно использовать его и неокрашенным: он будет иметь естественный серый или белый цвет наполнителя и эффектно контрастировать, например, с кирпичной кладкой.

Возможности уникального материала не ограничиваются классической архитектурой. Широко используют его и адепты стилей пром и техно. Применение неконструкционных железобетонных элементов или кирпичной кладки зачастую затруднительно вследствие большой массы материала и его неприспособленности к воспроизведению сложных форм. Стеклофибробетон великолепно подходит для изготовления легких и прочных изделий любых профилей: угловых и криволинейных в плане панелей, а также оболочек разной кривизны. Готовые детали фасадов представляют собой тонкие скорлупы, которые монтируют на подсистему из нержавеющей или оцинкованной стали. С помощью СФБ можно реализовывать самые смелые футуристические идеи, привнося фантастические образы будущего в реальность и воссоздавая прошлое в сегодняшнем дне. Так, для отделки фасадов жилого комплекса «Садовые кварталы», проектировавшегося несколькими архитектурными бюро, был выбран кирпич. Этот консервативный материал должен был напомнить об историческом контексте этого места и связать отдельные части в целое. Но жесткая сетка фасадов зданий бюро «Меганом» и архитектора Сергей Скуратова была сформирована сложными трехмерными кривыми, что полностью исключало возможность использования кирпичной кладки. Применение в наружной отделке стеклофибробетонных панелей с интегрированной клинкерной плиткой на металлическом каркасе эффективно решило проблему и помогло связать воедино «кирпичные» здания сложной пластики.

Как это делается?

Важно отметить, что проектирование и изготовление СФБ-изделий регламентируется международными стандартами. Поскольку стеклофибробетон — сложный многокомпонентный композит, в котором от состава каждого слагаемого существенно зависят свойства готового продукта, только на серьезном производстве можно проконтролировать количество и качество исходных материалов: песка мелких фракций, цемента, полимера (как правило, акрилового), воды, специальных добавок и нарезанного в определенный размер стекловолокна.

Формовка изделий и конструкций из стеклофибробетона может выполняться разными способами. Один из наиболее универсальных — заливка композита в формы из резины, фанеры или стеклопластика. Метод называется «Премикс стеклофибробетона». Благодаря равномерному распределению волокон стекла по всей массе смеси достигается дисперсное объемное армирование материала, что, в свою очередь, позволяет получать детали с хорошо развитым рельефом.

Облицовочные панели из СФБ часто изготавливают и ручным пневмонабрызгом (пневмонанесением). Как следует из названия этого технологического приема, смесь наносится на форму с помощью специального распылителя. Этот метод позволяет получать материал с высокими эксплуатационными характеристиками, из которого в свою очередь изготавливаются изделия исключительно малого сечения и массы.

Напомним, что крупнейшим и опытнейшим производителем и поставщиком декоративных фасадных элементов из СФБ в России является компания «ОртОст-Фасад». За неполные 20 лет ее специалисты реализовали множество интересных проектов, в число которых входят и все перечисленные в этой статье. Стеклофибробетон — несомненно один из самых интересных и самых универсальных строительных материалов XXI века.

Изображения ssg-solnhofen.ru, skuratov-arch.ru, krovlirussia.ru