Стеклофибробетон

Фасады зданий из стеклофибробетона

Введение

Стеклофибробетон (СФБ) — это разновидность бетона — композит, на основе портландцемента и песка, который дисперсно армирован стекловолокной фиброй. Стекловолокна выполняют в материале ту же функцию, что и арматурная сталь в классическом железобетоне.

Изделия из такого бетона в основном применяются при производстве панелей и плит самых разнообразных размеров, которыми покрывают наружные фасады зданий и сооружений. Его изготовление является одной из современных и передовых технологий последних десятилетий.

Стеклобетон впервые был применен в 60-х годах прошлого века в Великобритании и других странах Европы, затем нашел свое довольно широкое применение в США, немного позднее в Юго-Восточной Азии и Ближнем Востоке.

Материал изготавливается путем добавления в бетон в качестве арматуры (армирование) стекловолоконной нити, которая во время технологического цикла равномерно встраивается в бетонную матрицу и в дальнейшем не вступает в химические соединения с щелочными и щелочноземельными химическими элементами. Особенно это актуально в крупных густонаселенных городах, в прибрежных зонах морей и океанов и на различных промышленных объектах.

Фасад и мансарда из СФБ
Фасад, украшенный плитами из СФБ
Панель из стеклофибробетона
Отделка фасада панелями из СФБ

Добавляемые волокна увеличивает прочность материала на изгиб, растяжение и удар. Благодаря этому и предоставляется возможность для изготовления прочных и тонкостенных изделий, применяемых для облицовки фасадов, как одноэтажных зданий, так и небоскребов. При этом следует отметить, что климатические условия не имеют особого значения.

Устойчивость к щелочным и щелочноземельным элементам достигается путем добавления в состав бетона различных химических добавок, которые нейтрализуют протекание химической реакции между армирующим элементом и щелочью.

Элементы стекловолокна и бетон находясь в едином монолитном соединении, сохраняя свою физическую и химическую идентичность, одновременно генерируя абсолютно новые свойства, которые не присущи этим элементам отдельно друг от друга.

Получается, что волокна, выполняя роль арматуры, несут всю нагрузку в конструкции (также образуя другие полезные свойства), а бетон с фиброй удерживают волокна в нужном месте, оберегая от воздействия химически агрессивной окружающей среды. Таким образом, мы получаем совершенно новый строительный, архитектурно-декоративный материал на основе бетона, но с отличными от классического железобетона свойствами.

Технология изготовления

В настоящее время применяются две технологии производства изделий из стеклофибробетона:

  1. Премиксинг. Стекловолокно вводится в подготовленный раствор заблаговременно путем высокоскоростного смешивания. Используется для наполнения, заполнения декоративных форм, а также крепления плит и панелей, изготовленных пневмобрызгом, к анкерным рамам, обеспечивая тем самым повышенную прочность и устойчивость конструкции.
  2. Пневмонабрызг. Стекловолокно с другими компонентами (портландцемента, песка, различных химических добавок) перемешивается путем концентрического напыления при помощи специального оборудования — пистолета-напылителя — в форму, определяющую конфигурацию будущего изделия. Этот метод позволяет изготовить крупные сложнопрофильные изделия с высокой точность повторения тончайших рельефных деталей.

Цементно-песчаная смесь готовится в специальном смесителе, затем приготовленный раствор подается  в пистолет — напылитель, куда синхронно подается и тут же рубится нить стекловолокна на элементы заданного для конкретного случая размера (25 -40 см), перемешивается и наносится слоями на поверхность формы.

Стеклофибробетонная матрица состоит из двух раздельных слоев:
  • Лицевого. Состоит только из цементно-песчаной смеси, без стекловолокна, напыляется на поверхность формы в первую очередь. Что обеспечивает гладкость лицевой поверхности, поскольку стекловолоконные нити не выступают из изделия наружу. Затем производится уплотнение лицевого слоя, которое  необходимо для удаления попавшего в него воздуха и обеспечения четкого отпечатывания  на ней рисунка формы.
  • Основного. После напыления лицевого слоя, не допуская его затвердевания, послойно формируется основной слой методом пневмобрызка распылением раствора из цементно-песчаной смеси и фрагментов рубленой стекловолоконной нити. Он наносится равномерно слоями, в несколько приемов до момента достижения требуемой ширины от 12 до 19 мм.

Структура плиты или панели из стеклофибробетона формируется путем последовательного нанесения и дальнейшей консолидацией с последующим склеиванием тонких слоев смеси бетона, фибры и стекловолокна. Таким образом достигается необходимая толщина изделия.

Связывание и укатывание всех нанесенных слоев производится при помощи пружинно — укатывающих валиков, что позволяет уплотнить основной слой, выдавить из него попавшие пузырьки воздуха, обеспечить монолитную структуру материала. Важно контролировать толщину напыленного материала, чтобы обеспечить его равномерное распределение по всей поверхности.

Укатка валиком СФБ
Уплотнение валиком панели СФБ
Формы в которые наносится стеклофибробетонная смесь изготавливаются из фанеры, стали, пластика, стеклопластика, гипса, пенопласта, резины, силикона. А также различные комбинации указанных материалов. К изготовлению форм следует подходить очень ответственно, поскольку именно они придают изделию конечные очертания. Изготовление формы, качества и вида используемого материала, полученной структуры лицевого слоя влияет на рентабельность производства, поскольку она зависит от количества повторных формовок и размера. Это очень принципиально при сложнопрофильных изделий, где стоимость формы велика. После прошествия 24 часов с момента завершения последних работ, готовое изделие извлекается из формы, которая очищается и готовится для нового использования. Лицевая поверхность обрабатывается пескоструйной, водоструйной обработкой, кислотным травлением бетона. Существуют и другие способы обработки поверхностей СФБ, применяемые на отдельных производствах.

Область применения

Высокая пластичность предоставляет широкие возможности для воплощение в жизнь самых различных творческих замыслов архитекторов, скульпторов и художников. При помощи стеклофибробетона появляется возможность изготовить формы самой различной сложности: от простых обрамлений дверей, окон до довольно сложных пространственных прямолинейных и сферических конфигураций фасадов, кровли зданий,  создания несущих конструкций и несъемной опалубки.

Для изготовления декоративных изделий, которые не испытывают никаких статических и динамических нагрузок, используется метод премиксинга (заливки) в специально подготовленные формы многоразового использования. Сюда можно отнести — оконный и дверной орнамент, рамы, решетки, декоративные колонны, балюстрады, ограждения, малые архитектурные формы ландшафтного дизайна, архитектурные фризы и другие, как простые, так и очень сложные формы архитектурного декора.

Пример использования стеклофибробетона в архитектурном декоре
Пилястра колонны изготовленная методом премиксинга
Карниз декоративный из стеклофибробетона
Декоративный карниз из СФБ

Очень хорошо изделия из стеклофибробетона зарекомендовали при реставрационных работах и реконструкциях (особенно исторических объектов), поскольку изделия из СФБ с точностью могут повторить любые формы старинного фасада, сохранив при этом местный архитектурный стиль, и не увеличивают нагрузку на фундамент, порой даже значительно ее уменьшая, после замены изделий из старого материала (например, из гипса) на новые.

Материал своей структурой лицевого слоя позволяет повторять поверхность и рельеф природного камня и, при необходимости, металла, что открывает абсолютно новый вид старым и новым фасадам зданий, порой, сильно меняя внешние содержание многих строений. И все чаще и чаще становится основным материалом при оформлении современных фасадов.

В конечном итоге наружная отделка и архитектурные формы зданий ограничиваются лишь фантазией архитектора и финансовыми возможностями, где воплощение в жизнь самых неординарных архитектурных решений становится реальностью. Что касается структуры поверхности, то ее можно изготовить идеально ровной (при необходимости под покраску), а также — пористой под «песчаник”.

Вот, лишь, некоторые варианты рельефа поверхности лицевого слоя, которые применяются в производстве:

  1. Абстрактный дизайн. Это игра с геометрическими фигурами, прямыми линиями, диагональю, системным и хаотическим расположением.
  2. Камень и кладка. Бетон превращается в элемент скалы, грубый камень, дикий или бутовый камень. Новое дыхание кирпичной кладки будет актуальным при реставрационных работах.
  3. Древесина. Различные волокна, бамбук, тростник, асимметрично соединенные встык доски: рисунки на древесном профиле придают естественный вид без дополнительной обработки.
  4. Штукатурка. Воспроизводит внешний вид штукатурки, выполненной различными способами. Эффект можно подчеркнуть различной цветовой гаммой.
  5. Ребра и волны. Прямые, сколотые, обломанные, скошенные ребра и волны придают модели легкость и строгость одновременно.
  6. Особый рельеф поверхности с текстурой, напоминающей песок, рябь, неровность, “помятость” или пупырышки, гарантирует максимальную защиту от скольжения.
Виды лицевой поверхности плит из стеклофибробетона
Виды поверхностей из СФБ

Архитектору остается лишь принять во внимание всю имеющуюся номенклатуру изделий, которую можно произвести из стеклофибробетона и применить на глухих стенах, стена с окнами и дверными проемами, карнизами и колоннами, сводами, арками, софитами, мансардами, кровле, внутренней отделке панелей.

Не лишним будет отметить, что стеклофибробетон может использоваться в определенных узкоспециализированных нишах:

  • при изготовлении лестничных пролетов;
  • изготовление резервуаров очистных сооружений;
  • производство различных решеток для ливнестоков и люков;
  • формирования специальных водостоков и ливнестоков.
  • строительстве септических колодцев для автономной канализации;
  • строительстве емкостей для продуктов нефтепереработки;
  • создания несъемной опалубки, для защиты от воздействия агрессивной среды стен или колонн из других строительных материалов.

С развитием новых технологий, стеклофибробетон все чаще и чаще стал применяться в качестве несущих конструкций высотных зданий. В качестве примера можно привести здание отеля и казино “Венеция” в г. Макао, что в Китае.

Казино в Макао Стеклофибробетон
Казино, отель, ресторан в г. Макао (Китай)

Основные особенности

Основными особенностями изделий из стеклофибробетона являются:

  • не подверженность воздействию коррозии, щелочных соединений и солей, другими различным грибковыми формам и плесени;
  • стойкость к низким (отрицательным) температурам;
  • легче по весу аналогичных по размеру и прочности классических железобетонных изделий (что очень важно при транспортировке и монтаже). Довольно часто основным ограничением в размерах изделий из стеклофибробетона являются именно габаритные ограничения при перевозке;
  • более высокие прочностные характеристики при сжатии и растяжении. Способность сохранять целостность структуры под воздействием ударных усилий;
  • абсолютная негорючесть, водонепроницаемость и влагостойкость;
  • особое свойство — получение различной заданной текстуры поверхности: от идеально гладких до пористых;
  • высокая пластичность, что позволяет плотно заполнять форму с соблюдений всех особенностей рельефа;
  • широкая возможность для использования различных цветов и цветовых схем;
  • экологически чистый материал.
Подпорная стенка и опора из СФБ
Пример декора плитами и несущей опоры из СФБ

Если сравнивать стеклофибробетон с классическим железобетоном, то к основному отличию можно отнести равномерное сочетание свойств составляющих компонентов, которые в конечном итоге обеспечивают приобретение уникальных свойств материала. Именно по этим факторам изделия из фибробетона могут использоваться в качестве конструкционного или декоративного материала, а также в качестве защитного материала от агрессивной внешней среды. 

Для достижения высоких показателей прочности и жесткости плит, в условиях промышленного производства, довольно часто происходит промышленное крепление изделий из СФБ к опорной раме (легкая сварная конструкция из гнутых профилей), которая выполняет роль элемента крепления и ребер жесткости одновременно.

Рама крепится к сформированной плите или панели отдельно приготовленной методом премиксинга смесью из стеклофибробетона.
Использование рамы позволяет значительно перенести и распределить вес плиты на стальной каркас.

Применение цвета

При изготовлении изделий из стеклофибробетона, возможно использовать широкую гамму цветов окраски материала (изделий) за счет применения различных добавок и компонентов, обеспечивающих это. Широкая палитра цветов достигается путем подбора и комбинации портландцемента, пигментов,  различных наполнителей и добавок определенного цвета.

Использование многоцветных панелей, предоставляет архитектору широкие возможности по реализации своих замыслов, т.к. позволяет легко обеспечить переход с одного цветового оттенка на другой, с одной фасадной панели на другую, гармонично объединив различные фактурные отделки.

Варианты цветов поверхности стеклофибробетона
Примеры схемы цветов поверхности СФБ

Контроль качества

Заключается определением количества волокна в композитном материале после изготовления. Берутся образцы и специальным методом происходит вымывание волокна. Затем проверяются показатели плотности, ударостойкости, водопоглощения и прочности на изгиб.

Усиление прочностных характеристик плит и панелей значительных размеров, при сохранении тонкого слоя изделия, происходит за счет внедрения различных ребер жесткости.

Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Нажав "Принять", вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов, с системой обработки персональных данных и Политикой конфиденциальности!
Принять