Фибра (армирующее волокно) — короткие дискретные волокна, применяемые для дисперсного армирования бетонов, строительных растворов и других строительных материалов. Волокна распределяются в объёме материала и образуют вместе с матрицей композиционный материал. Для армирования применяются стальные и неметаллические волокна, в том числе полимерные, стеклянные, базальтовые и углеродные.Маркович А. С., Милосердова Д. А. Свойства дисперсных волокон для эффективного армирования бетонов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. — 2022. — Т. 18, № 2. — С. 182—192. — DOI: 10.22363/1815-5235-2022-18-2-182-192.

Химические штапельные волокна для строительных материалов в России регламентируются ГОСТ 33370-2015. Его область применения включает волокна для армирования бетонов, в том числе торкрет-бетона, строительных растворов и сухих строительных смесей.ГОСТ 33370-2015 «Волокна химические штапельные для армирования строительных материалов и конструкций. Общие технические условия» // Федеральный информационный фонд стандартов. Росстандарт.

Принцип дисперсного армирования

При дисперсном армировании отдельные волокна распределяются в объёме бетонной или растворной матрицы. Механические свойства получаемого материала зависят от материала фибры, её геометрических характеристик, объёмного содержания, сцепления волокон с матрицей и их пространственного расположения.

Фибровое армирование влияет прежде всего на поведение материала при образовании и развитии трещин. Волокна, расположенные в зоне трещины, участвуют в передаче усилий между её берегами. В зависимости от вида и количества фибры могут изменяться прочность при растяжении и изгибе, трещиностойкость, ударная прочность и характер разрушения материала.

Увеличение количества фибры не всегда приводит к пропорциональному увеличению прочности. При чрезмерном содержании или недостаточно равномерном распределении волокон возможно комкование фибры, ухудшение удобоукладываемости смеси и снижение однородности материала.Елистраткин М. Ю., Бардаков Е. А., Маслов Н. А. и др. Сравнение шести видов фибр для дисперсного армирования рядовых бетонов // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. — 2026. — № 3. — С. 10—20. — DOI: 10.34031/2071-7318-2026-11-3-10-20.

Виды фибры

Стальная фибра

Стальная фибра представляет собой короткие стальные волокна промышленного изготовления, предназначенные для армирования бетона. Она может применяться вместо части традиционной стержневой арматуры или совместно с ней в соответствии с расчётом конструкции.ГОСТ Р 59535-2021 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые, дисперсно-армированные стальной фиброй. Технические условия» // Росстандарт.

В СП 360.1325800.2017 под фиброй применительно к сталефибробетону понимаются короткие стальные волокна, получаемые, в частности, резкой листа, фрезерованием или рубкой проволоки.СП 360.1325800.2017 «Конструкции сталефибробетонные. Правила проектирования» // Росстандарт.

Форма стальной фибры может быть различной. Наряду с прямыми волокнами применяются волокна изменённого профиля и с анкеровкой на концах, предназначенной для повышения механического сцепления с бетонной матрицей.

Сталефибробетон применяется в конструкциях, для которых существенны трещиностойкость, сопротивление ударным воздействиям, истиранию и другие свойства, определяемые совместной работой бетонной матрицы и волокон.

Полимерная фибра

Для дисперсного армирования используются различные полимерные волокна, в том числе полипропиленовые, полиэтиленовые, полиамидные, акриловые и полиэфирные.

Наиболее распространённым видом полимерной фибры является полипропиленовая. По сравнению со сталью, углеродным, стеклянным и базальтовым волокном полипропилен имеет существенно меньший модуль упругости и значительно большее относительное удлинение при разрыве.

Полипропиленовую микрофибру применяют, в частности, для ограничения раннего трещинообразования, а также в некоторых бетонах с требованиями к поведению при воздействии высокой температуры. Исследования огневого воздействия показали, что введение полипропиленовой микрофибры может снижать вероятность взрывообразного разрушения бетона при пожаре.Кузнецова И. С., Рябченкова В. Г., Корнюшина М. П., Саврасов И. П., Востров М. С. Полипропиленовая фибра — эффективный способ борьбы со взрывообразным разрушением бетона при пожаре // Строительные материалы. — 2018. — № 11. — С. 15—20. — DOI: 10.31659/0585-430X-2018-765-11-15-20.

Стеклянная и базальтовая фибра

Стеклянные и базальтовые волокна относятся к неметаллическим высокомодульным волокнам. По сравнению с большинством распространённых полимерных волокон они обладают более высоким модулем упругости и меньшим относительным удлинением.

Эффективность их применения зависит от длины и диаметра волокон, объёмного содержания, свойств бетонной матрицы и сцепления между матрицей и волокном.

Проектирование ряда фибробетонных конструкций с неметаллической фиброй регулируется СП 297.1325800.2017.СП 297.1325800.2017 «Конструкции фибробетонные с неметаллической фиброй. Правила проектирования» // Росстандарт.

СП 405.1325800.2018 распространяется на проектирование конструкций, армированных неметаллической фиброй и композитной полимерной арматурой на основе углеродных, арамидных, базальтовых или стеклянных волокон.СП 405.1325800.2018 «Конструкции бетонные с неметаллической фиброй и полимерной арматурой. Правила проектирования» // Росстандарт.

Углеродная фибра

Углеродная фибра представляет собой дискретные отрезки углеродного волокна, используемые в качестве армирующего компонента композиционных материалов.

Углеродные волокна характеризуются высоким модулем упругости и высокой прочностью при растяжении при сравнительно небольшой плотности. По данным сравнительного обзора волокон для дисперсного армирования бетонов, их модуль упругости существенно выше, чем у распространённых полимерных волокон.

Углеродные волокна могут применяться для дисперсного армирования цементных и других композиционных материалов. Конструкции с неметаллической фиброй на основе углеродных волокон входят в область применения СП 405.1325800.2018.

Поверхность рубленого углеродного волокна может иметь специальную обработку, предназначенную для взаимодействия волокна с матрицей композиционного материала.

Основные параметры

Свойства фибры и эффективность дисперсного армирования характеризуются совокупностью параметров, среди которых:

материал волокна; длина и поперечный размер; отношение длины к диаметру или эквивалентному диаметру; форма и профиль поверхности; прочность при растяжении; модуль упругости; относительное удлинение; содержание фибры в смеси; распределение и ориентация волокон в материале; сцепление между волокном и матрицей.

Геометрия волокна влияет как на его взаимодействие с матрицей, так и на технологические свойства смеси. При подборе состава необходимо обеспечивать возможность равномерного распределения фибры без образования значительных скоплений волокон.

Влияние на свойства бетона

Результат дисперсного армирования зависит от вида фибры, её количества и характеристик бетонной матрицы. По данным исследований, введение фибры может влиять на:

трещиностойкость; прочность при растяжении и растяжении при изгибе; остаточную прочность после образования трещин; ударную прочность; сопротивление истиранию; деформационные характеристики; характер разрушения материала.

Для разных видов волокон эти эффекты различаются. Поэтому свойства конкретного фибробетона определяются испытаниями и расчётом, а наличие фибры само по себе не является основанием для утверждения о заданном увеличении прочности.

Для сталефибробетона российские нормативные документы предусматривают характеристики остаточной прочности при растяжении, позволяющие учитывать работу материала после образования трещины.

Применение

Фибру применяют в бетонах, растворах, торкрет-бетонах и других строительных материалах. Конкретная область применения определяется видом волокна и требованиями к конструкции.

Стальная фибра применяется в конструкционных сталефибробетонах и может использоваться самостоятельно либо совместно со стержневой арматурой в предусмотренных нормативными документами случаях.

Неметаллическая фибра используется в бетонных и железобетонных конструкциях различного назначения. Требования к их расчёту установлены, в частности, СП 297.1325800.2017 и СП 405.1325800.2018.

Одной из специальных областей применения сталефибробетона являются мостовые сооружения. Требования к сверхпрочному фибробетону со стальной фиброй для мостовых конструкций автомобильных дорог установлены ГОСТ Р 72000-2025.ГОСТ Р 72000-2025 «Дороги автомобильные общего пользования. Фибробетон сверхпрочный со стальной фиброй для мостовых конструкций. Технические условия» // Росстандарт.

Нормативное регулирование в России

К нормативным документам, регулирующим свойства фибры, фибробетона и проектирование соответствующих конструкций, относятся:

ГОСТ 33370-2015 «Волокна химические штапельные для армирования строительных материалов и конструкций. Общие технические условия»; ГОСТ Р 59535-2021 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые, дисперсно-армированные стальной фиброй. Технические условия»; СП 297.1325800.2017 «Конструкции фибробетонные с неметаллической фиброй. Правила проектирования»; СП 360.1325800.2017 «Конструкции сталефибробетонные. Правила проектирования»; СП 405.1325800.2018 «Конструкции бетонные с неметаллической фиброй и полимерной арматурой. Правила проектирования»; ГОСТ Р 72000-2025 «Дороги автомобильные общего пользования. Фибробетон сверхпрочный со стальной фиброй для мостовых конструкций. Технические условия».

См. также

Фибробетон Железобетон Торкрет-бетон Углеродное волокно Стекловолокно Базальтовое волокно Композиционный материал Арматура (строительство)

Примечания

Категория:Бетон Категория:Строительные материалы Категория:Волокна Категория:Композиты