Стеклофибробетон по ГОСТ 58757: толщина, размеры, плотность

В составе стеклофибробетона цемент, песок, вода, пластификатор, щелочестойкое стекловолокно и другие добавки, которые подбирают и используют, преследуя определённые цели, например:

получить необходимые реологические свойства смеси,
обеспечить заданные условия технологического процесса: способ и срок отверждения, срок выдержки на форме, срок выдержки на складе до отгрузки и пр.
обеспечить свойства и характеристики готового изделия, согласно проекта.

Используя ингредиенты с различными физическими и химическими свойствами, на выходе получаем композитный материал стеклофибробетон.

В настоящее время (2024 год) в России используют три отличающихся между собой нормативных документа, регламентирующих показатели СФБ:

ВСН 56-97 (советский опыт)
ГОСТ Р 58757-2019 (российский опыт)
BS EN 15191:2009 (европейский опыт)

В этих документах отличается набор нормируемых показателей. Там же, где показатели совпадают, отличаются их пограничные значения. Здесь, на сайте, расскажем вкратце о каждом из этих стандартов.

Кто желает изучить этот вопрос основательно, — для этого есть учебник (справочник) по производству стеклофибробетона.

В книге подробно и аргументировано излагаются многие вопросы, с которыми так или иначе сталкиваются проектировщики и начинающие производители. В том числе подробно рассмотрены свойства СФБ, указанные в трёх стандартах: советском ВСН, российском ГОСТ и европейском EN.

Свойства СФБ по ГОСТ Р 58757-2019

Отечественный стандарт от 2019 года, пусть, и не идеален, но является официальным ориентиром для производителей СФБ в России.

ГОСТ Р 58757-2019: Изделия из стеклофибробетона для устройства декоративных и облицовочных элементов фасадов зданий. Утвержден и введён в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2019 г.

До этого, следует признать, что в России не было документа, на который можно было официально сослаться при производстве СФБ. ВСН 5697 — не в счёт, по причинам, указанным выше.

Согласно ГОСТ Р 58757-2019 характеристики стеклофибробетона нормируются четырнадцатью показателями, перечень и значения которых приведены в таблице.

№№	Свойство стеклофибробетона	Пределы значений
1	Отклонения от проектных размеров не должны превышать по длине и ширине: при размере до 1,0м; при размере от 1,0 до 2,0м при размере стороны свыше 2,0м	± 2,5 мм ± 3,5 мм ± 3,5 мм
2	Плотность (вес стеклофибробетона)	1800-2250 кг/м3
3	Прочность при сжатии	не менее 40 МПа
4	Предел прочности на изгибе	Не менее 12 МПа
5	Прочность сцепления слоев СФБ в проектном возрасте	Не менее 1 МПа
6	Адгезия между СФБ в проектном возрасте и штучными элементами, интегрированными в изделие	Не менее 1 МПа
7	Водопоглощение по массе СФБ в проектном возрасте	Не более 6%
8	Линейная деформация при нагреве СФБ (в т.ч. СФБ с интегрированными штучными изделиями) в проектном возрасте	Не более 0,5 мм/м
9	Морозостойкость в проектном воз-расте (включая морозостойкость СФБ с интегрированными штучными изделиями)	Не менее F150
10	Предел прочности на изгибе после испытаний на морозостойкость	Не менее 9,6МПа
11	Прочность сцепления слоев СФБ после испытаний на морозостойкость	Не менее 0,8МПа
12	Адгезия между СФБ и штучными элементами, интегрированными в изделие после испытаний на морозостойкость	Не менее 0,8МПа
13	Сгораемость	НГ
14	Усилия вырыва узла крепления из тела изделия	Не менее 5 кН

Изделия из СФБ изготавливают тонкими. Как правило, толщина СФБ от 15 до 20мм, поэтому, даже фасадные панели лёгкие. Например, при средней плотности СФБ 2000 кг/м3, панель толщиной 15мм и площадью 1м2 из стеклофибробетона весит 2000 х 0,015 = 30 кг (если без дополнительного усиления).

В ГОСТ 58757-2019 нет рекомендаций по расчету количества и длины фибр. Также данный стандарт не нормирует прочность на растяжение стеклофибробетона.

При внимательном изучении документа можно обнаружить разночтения, неоднозначные рекомендации и сомнительные утверждения. Разъяснения приведены в соответствующих разделах монографии про СФБ. В книге подробно говорится о том, как рассчитывается и оценивается каждый из показателей таблицы.

Свойства СФБ по ВСН 56-97

ВСН 56-97. Ведомственные строительные нормы. Проектирование и основные положения технологий производства фибробетонных изделий.

Фактически, это региональный (московский) стандарт. Но с 1997 по 2019 годы в России не было более никаких официальных документов, регламентирующих свойства СФБ. Поэтому на ВСН 56-97 в той или иной степени опирались проектировщики и производители СФБ по всей России, а также в странах ближнего зарубежья.

Формально ВСН 56-97 являются действующими и по ныне. И многие на них ссылаются. Но это не верно, поэтому не будем здесь описывать свойства СФБ так, как это показано в данном документе.

ВСН 56-97 были введены 01.07.1997 и в 2024 году данный стандарт не отражает современного положения дел при производстве СФБ. Документ обобщает отечественный (СССР с 1980-го года и РФ до 1996 года) опыт проектирования и изготовления СФБ.

Из реально полезного и интересного — внушительный пласт фундаментальных знаний (методики, расчёты, статистические данные, и т.д.) для проектирования СФБ. Для расчётов используются характеристики различных марок отечественного стеклянного волокна, которое выпускалось в СССР и России с 1980 по 2004 годы. У современных импортных ровингов параметры иные.

Можно использовать и сейчас для расчётов методики из ВСН 56-97, но с поправками на изменение составляющих, рецептур и технологии производства СФБ. Все эти нюансы подробно изложены и разъяснены в научно-практической монографии про СФБ.

Свойства СФБ по BS EN 15191:2009

BS EN 15191:2009. Precast concrete products. Classification of glassfibre reinforced concrete performance. Справочник изделий из бетона. Классификация характеристик стеклофибробетона.

Это стандарт, разработанный британским институтом стандартизации (BSI). Данный документ 01 ноября 2009 года одобрен европейским комитетом по стандартизации (CEN) в качестве единого стандарта в 30 странах Евросоюза.

В основу данного стандарта положены исследования и рекомендации мирового лидера СФБ-индустрии британской компании Power-Sprays Limited.

Документ правильный и на него можно смело равняться при проектировании и производстве стеклофибробетона. Но есть нюансы. Он существует на трех языках: английском, немецком и французском. Официально ссылаться на него российские предприятия не могут. Его можно использовать в качестве методического пособия, но не прикладного документа.

Чтобы не путать читателей, не будем здесь подробно указывать нормативные значения характеристик стеклофибробетона по европейскому стандарту. Ограничимся тем, что покажем, насколько, согласно зарубежным стандартам, отличаются свойства при набрызге и премиксе СФБ.

Если есть желание узнать больше, то можно самостоятельно найти и изучить документ BS EN 15191:2009. Либо читать в нашем справочнике по СФБ о различиях между российским и европейским стандартами.

Преимущества изделий из стеклофибробетона

Благодаря насыщению бетон-матрицы наполнителем из отрезков стеклянного щелочестойкого волокна увеличивается ударная прочность и морозостойкость. Материал в большей степени водонепроницаем.

Стеклофибробетон долговечный и экологически чистый (безопасный) материал, чем бетон, так как не содержит металлическую арматуру (источник коррозии, соответственно и разрушения изделия) либо её меньше, чем в бетонных изделиях. Добавим к тому же, что СФБ не горит, что естественно для материала, который на 97% состоит из бетона.

Если говорить о свойствах СФБ, то следует упомянуть его пластичность в момент укладки на оснастку, что чаще всего осуществляется набрызгом, используя специальный пистолет.

Таким образом можно формовать пространственные, объёмные конструкции необычной геометрии и сложной конфигурации. Поэтому для изделий из стеклофибробетона характерна повышенная архитектурная выразительность.

Фасад музея современного искусства в Лос-Анджелесе (права на фотографию: Iwan Baan, Jeff Duran — Warren Air, Benny Chan).

Фасад жилого дома по адресу: Казань, ул. Касаткина, 15 (фотография из личного архива «МВА-Консалт»).

Фасад гостиницы «Сугдиён» (бывшая «Ленинабад») в городе Худжанд, Таджикистан (права на фотографию: Равшан Закиров, архитектурное бюро FORS DECOR).

Другой способ изготовления изделий из стеклофибробетона — это ручная укладка в форму смеси, в которую заранее ввели фибру (премикс).

Для этого используют готовую фибру либо рубят её из волокна, используя станки для резки или чопперы. Такой метод имеет некоторые ограничения, но всё же широко используется для определённых задач и изделий. Например, для небольших МАФ.

На поверхности изделий (и при набрызге и при ручной укладке) можно получить различную фактуру и цвет, что позволяет имитировать другие отделочные материалы. Из СФБ можно сделать красивое каменное (но лёгкое) изделие сложных очертаний, которое будет выглядеть, как травертин, песчаник, набивной камень, мытый бетон, старый камень, гранит, мрамор и пр.

С экономической точки зрения, может показаться, что стеклофибробетон дороже, чем бетон. Но, во-первых, из бетона зачастую просто невозможно сделать то, что позволяет СФБ. Во-вторых, если стоимость СФБ рассматривать в комплексе со стоимостью всего здания и при этом учитывать срок эксплуатации БЕЗ ремонта (максимум, нескоро возможно потребуется косметический ремонт), то станет очевидно, что стеклофибробетон превосходит бетон и по экономическим показателям.

Например, если использовать для облицовки фасада тонкостенные панели из СФБ, то уменьшается нагрузка на фундамент и перекрытия. Соответственно, здание в целом получается дешевле! Если добавить к этому, что изделия из СФБ со временем не разрушаются, то не будет расходов на ремонт. Соответственно расходы на эксплуатацию здания в долгосрочном периоде будут ниже.

Косвенным подтверждением экономической целесообразности стеклофибробетона является тот факт, что на Западе этот композитный материал используют уже 70 лет. При этом темпы производства с каждым годом только увеличиваются.

Адгезия между СФБ и бетоном отличная, что позволяет изготавливать интегрированные изделия, когда лицевой слой формируется из облицовочных штучных изделий заводского изготовления. Это может быть керамическая, бетонная или клинкерная плитка или керамический, силикатный или клинкерный кирпич, плитка из натурального камня, керамического гранита и пр.

Конструкции из СФБ также можно использовать в качестве несъёмной опалубки.

Отличия стеклофибробетона от бетона

Свойства стеклофибробетона, как композита, сильно отличаются от свойств бетона, из которого СФБ состоит на 97-95%. Стеклофибробетоном бетон становится, если использовать наполнитель. То есть эти 3-5% рубленного щелочестойкого стеклянного волокна кардинально меняют характеристики бетона.

Сочетание разных компонентов позволяет улучшить ТТХ материала и делает его одновременно лёгким и прочным. При этом наполнитель остаётся таковым в структуре композита и не вступает в химическую реакцию.

Варьируя состав бетон-матрицы и параметры наполнителя (длину и количество), их соотношение, способ смешивания, получают необходимые свойства стеклофибробетона, которые определяют для изделия или конструкции на этапе проектирования.

Стеклофибробетон, как строительный материал, хорош тем, что, по сути, будучи бетоном, по своим физико-механическим свойствам превосходит его многократно по большинству параметров.

Благодаря пространственному армированию стеклонаполнителем, высокая прочность на сжатие стеклофибробетона сочетается с отличными характеристиками прочности на изгиб и на растяжение.

При этом изделия из СФБ изготавливают тонкостенными, соответственно — лёгкими (малой массы), но они (при малой толщине!) по прочности на сжатие превосходят толстостенные бетонные конструкции. Сравнивать стеклофибробетон и бетон по прочности на изгиб и растяжение, даже не удобно, так как у обычного бетона эти свойства, скажем так, ярко не выражены.