Альтернатива бетону — стеклобетон, обладающий большей прочностью, морозостойкостью и теплопроводностью. На рынке присутствует шесть видов стеклобетона, и о них пойдёт речь в этой статье.

Каждый дом – это уникальное сооружение со свойственными только ему характеристиками. Даже если используется типовой проект, при строительстве приходится учитывать такие факторы, как особенности грунта, глубина его промерзания, влажность почв и воздуха, преобладающий ветер и сила ветра. Учитывать – это значит вносить соответствующие коррективы в проект.

Например, повышенная сейсмоопасность региона потребует увеличения общего метража и диаметра арматуры, уменьшение шага её вязки; при повышенной влажности грунта необходимо увеличение слоя бетона вокруг арматуры – чтобы замедлить её коррозию, и т. д. Иногда такие вопросы можно решить заменой расчетного материала на иной, с более удобными и выгодными в данной ситуации характеристиками, или удешевить строительство за счет равнопрочностной замены материалов на более дешевые.

В описанных выше случаях, например, альтернативой удорожанию фундамента за счет увеличения количества материала может стать применение стеклобетона.

Однако стеклобетон – это очень большая группа строительных материалов, обладающих различными свойствами, поэтому стоит разобраться с классификацией и свойствами разных видов стеклобетона, их сильными и слабыми сторонами, прежде чем остановиться на каком-то конкретном виде.

Общее для всех стеклобетонов свойство – это бетон, в который как составная часть добавлено стекло в разных видах. Функция этой добавки и определяет свойства полученного материала.

Классификация стеклобетона:

1. Стеклоармированный бетон (композитобетон);
2. Бетон с добавлением жидкого стекла;
3. Стеклонаполненный бетон с фиброй (стеклофибробетон);
4. Стеклооптикобетон (полупрозрачный с оптическим волокном);
5. Стеклонаполненный бетон со стеклянным боем;
6. Стеклобетон со стеклом в виде связующего вещества.

Свойства стеклобетонов

Стеклоармированный бетон (композитобетон)

По сути, это аналог железобетона, технологическое различие состоит лишь в замене металлического арматурного прутка на стекловолоконный (композитный). Однако этот тип бетона именно из-за замены арматуры отличается рядом свойств.

Нужно учесть, что именно вызывает необходимость армирования бетона: это его малая прочность на растяжение, изгиб, сжатие. Этот его недостаток и устраняет армирование.

Сейчас на смену дорогому (во всех смыслах) металлическому арматурному прутку приходят менее дорогие композитные материалы на основе пластика, стекла или базальтового волокна. Наиболее востребована стеклопластиковая арматура, она хоть и уступает немного в прочности базальтовой, но зато значительно дешевле.

• Малый вес арматуры: стеклопластиковая арматура в 5 раз легче стальной одинакового с ней диаметра, а при равнопрочностном диаметре – почти в 10 раз.
• Стеклопластиковая и базальтовая арматура выпускаются в виде жгута, свернутого в бухты по 100 м (вес бухты от 7 до 10 кг), диаметр бухты около метра, что позволяет перевозить её в багажнике легковушки, то есть очень удобна в перевозке и безотходной нарезке, в отличие от металлического прутка – более тяжелого и требующего длинномерного грузового транспорта.
• Стеклопластиковая и базальтовая арматура в 2,5-3 раза прочнее на растяжение, чем стальная того же диаметра, что позволяет заменять стальную арматуру на стекловолоконную с меньшим диаметром без потери прочности (это и называется равнопрочностной заменой).
• Стеклопластиковая и базальтовая арматура имеют в 100 раз меньшую, чем металл, теплопроводность и поэтому не являются мостиком холода (теплопроводность стеклоарматуры – 0,48 Вт/м2, теплопроводность металлоарматуры – 56 Вт/м2).

Стеклокомпозитная арматура не подвержена коррозии и устойчива к агрессивным средам (хотя желательно избегать сильнощелочных сред). Это значит, что она не изменяет своего диаметра, даже если находится во влажной среде. А металлическая арматура, как известно, при плохой гидроизоляции бетона может корродировать до своего полного разрушения. При этом подвергшаяся коррозии металлическая арматура за счет оксидов увеличивается в объеме (почти в 10 раз) и сама способна разорвать бетонный блок.

Вследствие этого можно безопасно уменьшать толщину защитного слоя бетона блоков, армированных стеклопластиком. Ведь большая толщина защитного слоя была обусловлена необходимостью защитить стальную арматуру от влаги, пропитывающей верхний слой бетона, и тем самым предотвратить возможную коррозию. Снижение толщины защитного слоя вместе с малым весом самой арматуры дает значительное уменьшение веса конструкции без снижения ее прочности.

А это, во-первых, снижение цены конструкции из стеклобетона; во-вторых, снижение веса всего здания; в третьих, уменьшение нагрузки на фундамент – и дополнительная экономия на размере фундамента.

Стеклоармированный бетон получается более прочным, теплым и дешевым.

Бетон с добавлением жидкого стекла

Жидкое силикатное натриевое (реже калийное) стекло добавляют в бетон с целью повышения устойчивости к воздействию влаги и высоких температур и обладает антисептическими свойствами, поэтому его рекомендуют использовать при заливке фундаментов на болотистых грунтах и в гидросооружениях (колодцы, водопады, бассейны), а для повышения термостойкости – при устройстве каминов, котлов и банных печей. Фактически здесь стекло выступает в роли связующего.

Существуют 2 способа использования жидкого стекла для улучшения свойств бетона:

1. Стеклом, разбавленным водой до нужной пропорции, затворяется сухая смесь. На 10 литров готового водостойкого бетона вводят 1 литр жидкого стекла. Вода, использованная для разведения жидкого стекла, не учитывается и не влияет на объем воды, необходимый для замеса бетона, так как полностью расходуется на химические реакции стекла и бетона для образования соединений, препятствующих промоканию верхнего слоя бетона.

Добавление неразведенного стекла (или даже его раствора в нужном разведении) в уже готовую смесь ухудшает свойства бетона, ведет к растрескиванию и повышению хрупкости.

2. Нанесение жидкого стекла в виде грунтовки (гидроизоляции) на поверхность готового бетонного блока. Однако лучше после такой грунтовки нанести еще один слой цементной смеси с содержанием жидкого стекла. Этим способом можно защищать от влаги и обычные бетонные изделия (главное, наносить грунтовочный и штукатурящий слой не позднее чем через сутки после заливки либо обкалывать и смачивать предварительно поверхность, иначе сцепление слоёв будет слабым).

Добавление жидкого стекла увеличивает скорость отвержения готовой бетонной смеси (она затвердевает за 4-5 минут), и тем быстрее, чем концентрированнее был раствор стекла. Поэтому готовят такой бетон маленькими порциями, а стекло обязательно разбавляют водой.

Стеклонаполненный бетон с фиброй (стеклофибробетон)

Бетон, армированный щелочестойким стекловолокном (фиброй), называется стеклофибробетоном. Это строительный универсальный материал, позволяющий изготавливать и монолитные блоки, и листовой материал (стеклоцементный лист, фактически технологический аналог шифера), продающийся сейчас под торговой маркой «Японские стеновые панели».

Свойства и качества материала могут изменяться под действием добавок или изменения количества добавок: акриловых полимеров, быстросхватывающегося цемента, красителей и др. Стеклофибробетон — гидростойкий, легкий и очень прочный материал, обладающий ценными декоративными свойствами.

Материал состоит из мелкозернистого бетона-матрицы, наполненного песком (не более 50 %) и отрезками стеклянного волокна (фиброй). По прочности на сжатие такой бетон прочнее обычного вдвое, по прочности на изгиб и растяжение в среднем в 4-5 раз (до 20 раз), ударная прочность выше в 15 раз.

Повышена также химическая стойкость и морозостойкость. Однако наполнение бетона фиброй достаточно сложный процесс, так как фибра должна распределиться равномерно. Вводят её в сухую смесь. Наполнение фиброй повышает жесткость смеси, она менее пластична, хуже уплотняется, требует обязательного виброуплотнения в большом слое. Листовые материалы изготавливаются методом набрызга и напыления.

Стеклооптикобетон (Литракон)

Изготавливается на основе бетона-матрицы и особым образом ориентированных длинных стеклянных (в том числе оптических) волокон.

Оптические волокна пронизывают блок насквозь, армирующие расположены между ними хаотично. В итоге шлифовки торцы оптических волокон освобождаются от цементного молочка и могут проводить свет практически без потерь.

От количества и расположения оптических волокон зависят уровень прозрачности и цветопередачи материала. При этом толщина блока может быть при необходимости увеличена до десятка метров – столько, сколько позволяет оптическое волокно, а оно может быть, естественно, любой длины.

Материал пока очень дорогой, порядка $1000 за квадратный метр, однако ведутся разработки по его удешевлению. Имеет стеклоарматуру. Материал может быть имитирован в домашних условиях, если имеется оптическое волокно и терпение, но не как строительный, а скорее как декоративный.

Стеклонаполненный бетон со стеклянным боем

Этот вид бетона позволяет экономить на наполняющих материалах, заменяя песок и щебень на стеклянный бой и замкнутые стеклянные ёмкости (трубки, ампулы, шарики). Причем щебень может быть заменен на стекло на 20–100 %, без потери прочности и со значительным снижением веса готового блока.

Стеклобетон со стеклом в виде связующего вещества

Как правило, этот вид бетона для промышленного производства: он и изготавливается на предприятиях и используется на них, ибо обладает высокой кислотоупорностью и относительно низкой щелочеустойчивостью.

Стекло сортируют, дробят и размалывают, а потом просеивают через грохоты, разделяя на фракции. Частицы более 5 мм используются в качестве крупного заполнителя, менее 5 мм вместо песка, а тонкомолотый порошок как связующее.

Однако, если имеется возможность тонкого помола стекла, этот бетон вполне можно сделать самостоятельно.

Стеклянный порошок при затворении водой сам по себе не проявляет вяжущих свойств, необходим катализатор. В щелочной среде (кальцинированная сода) стеклобой растворяется, образуя кремниевые кислоты, которые вскоре начинают превращаться в гель. Этот гель скрепляет фракции заполнителя и после отверждения (при нормальной или повышенной температуре, это зависит от свойств стекла и наполнителя) получается долговечный и прочный силикатный конгломерат – кислотоупорный стеклобетон.

Возможно изготовление в бетономешалке бетона только на силикатном связующем. Сначала перемешивают 4-5 мин сухие компоненты (песок, щебень, молотый наполнитель и отвердитель (кремнефтористый натрий), затем во вращающуюся бетономешалку заливают жидкое стекло с модифицирующей добавкой. Смесь перемешивается 3-5 мин, до однородности. Жизнеспособность смеси на этом вяжущем будет всего 40-45 мин.

Такой бетон не уступает по своим строительным свойствам материалам из традиционных вяжущих, при этом превосходит их по биостойкости, теплопроводности, кислотостойкости. Это важно, если почвы, на которых устраивается фундамент, имеют кислую реакцию.

Стеклобетон широко применим и, благодаря своим свойствам, очень востребован для производства отделочных панелей, решеток, ограждений, стен, перегородок, перекрытий, декора, сложных архитектурных или прозрачных крыш, труб, шумозащитных барьеров, карнизов, черепицы, облицовки и множества других изделий. Освоив технологию изготовления стеклобетона своими руками, можно значительно сэкономить на строительстве и создать неповторимый дизайн своего дома.