Фиброцементные строительные материалы

Цель этой статьи — обзор строительных материалов (изделий) из фиброцемента, их основных характеристик, преимуществ, технологии изготовления и применения.

Что это такое — фиброцемент?

Фиброцемент — это материал, содержащий в строго определенных пропорциях целлюлозу, воду и цемент и имеющий многослойную структуру, которая делает его прочным и долговечным.

Фиброцементные изделия могут применяться во всех элементах оболочки здания, включая крыши, потолки, наружные и внутренние стены. Особенно важными характеристиками фиброцементных материалов являются их химическая инертность, пожарная безопасность и стойкость к воздействию влаги.

Вместо термина «фиброцементные» применяется также термин «цементно-волокнистые».

История фиброцемента

Строительные материалы из фиброцемента были изобретены в конце 19-го века австрийцем Людвигом Хатчеком. Первоначально он смешивал 90 % цемента и 10 % асбестового волокна, затем добавлял воды и пропускал эту смесь через машину для изготовления картона. Этот материал, который промышленно начал производится примерно в 1900 году, сначала применялся только для облицовки зданий.

Благодаря низкой стоимости, высокой пожаростойкости, водонепроницаемости, небольшому весу и другим полезным свойствам популярность этого материала стремительно выросла после первой мировой войны. Первые профильные фиброцементные листы, которые часто называют просто «шифер», применялись в строительстве уже в 1906 году и некоторые до сих пор еще работают [1].

В последние 40 лет в промышленно развитых странах Европы, Америки и Азии вновь производимые фиброцементные листы уже не содержат асбеста. Вместе с тем, в остальном мире, особенно в развивающихся странах, еще широко продолжается производство строительных материалов с применением асбеста.

В России работает несколько производств по изготовлению фиброцементных материалов. Вместе с тем, продолжается производство и обычных асбестоцементных листов, например, по действующему ГОСТ 18124-95.

Преимущества фиброцемента

Высококачественные фиброцементные плиты применяются как снаружи, так и внутри зданий, легко поддаются отделке гипсом и штукатуркой. Главными преимуществами фиброцементных материалов являются:

• долговечность,

• хорошее сопротивление ударам,

• высокая стойкость к пожару,

• способность пропускать водяной пар,

• высокая экологичность,

• цветовое разнообразие.

Срок службы фиброцементных строительных материалов при нормальных атмосферных условиях превышает 50 лет.

Типы фиброцементных материалов

Фиброцементный сайдинг

Фиброцемент является хорошим материалом для облицовки зданий, которая обеспечивает его защиту от погодных и климатических воздействий (рисунок 1).

Рисунок 1 — Фиброцементный сайдинг [2]

Фиброцементная облицовка — сайдинг — не портится и сохраняет свой внешний вид в течение длительного времени. Ее легко устанавливать, а также мыть и чистить. Фиброцементный сайдинг применяется для облицовки частных домов и других малоэтажных зданий вместо традиционной деревянной облицовки. Важными отличиями фиброцементной облицовки от деревянной являются:

• стойкость к поражению гнилью, плесенью и насекомыми;

• значительно более высокая пожарная безопасность.

Эти преимущества относятся также и к таким видам фиброцементных строительных материалов, как:

• фиброцементная черепица;

• фиброцементным фасадные панели;

• фиброцементные профильные листы;

• фиброцементные панели внутренней отделки.

Фиброцементный сайдинг специально разработан для замены традиционной деревянной облицовки и, поэтому, устанавливается аналогично, обычно горизонтально.

Фиброцементная черепица

Этот вид фиброцементных строительных материалов применяется как для устройства крыш, так и для облицовки стен. Производится в большом разнообразии форм и цветов, легко имитирует натуральную черепицу. Крыши из фиброцементной черепицы являются красивыми, легкими, простыми в работе и экологичными (рисунок 2).

Фиброцементная черепица устнавливается полностью «насухую» с применением специальных крепежных приспособлений. Обычные размеры фиброцементной черепицы — 600×300 мм, хотя применяются и другие размеры.

Рисунок 2 — Типичная фиброцементная черепица [1]

Фиброцементные панели вентилируемых фасадов

Фиброцементные плиты широко применяют в качестве наружной облицовки навесных вентилируемых фасадов. В отличии от традиционной малоэтажной облицовки вентилируемые фасады имеют специальный воздушный зазор, которые обеспечивает им значительные преимущества по сравнению с обычной облицовкой, особенно в борьбе с проникновением дождевой влаги в многоэтажных зданиях. Кроме того, конструкция навесных вентилируемых фасадов обеспечивает им преимущества по тепловой и звуковой изоляции зданий.

Смотрите статью «Классификация облицовки навесных вентилируемых фасадов»

Смотрите подробнее Фасад из фиброцементных панелей

Фиброцементные плиты, которые применяются в вентилируемых фасадах, могут иметь различные размеры, обычно 2500×1250 мм или 3000×1250 мм, хотя возможно применение и других размеров. Толщина фиброцементных фасадных плит составляет от 8 до 12 мм.

Рисунок 3 — Фиброцементная фасадная облицовка [2]

Фиброцементные профилированные листы

Фиброцементные профилированные листы применяют для устройства крыш, а также для наружной облицовки стен. Они производятся в широком разнообразии цветов. Эти листы хорошо подходят для различных типов зданий, в том числе, образовательных, жилых и особенно сельскохозяйственных. Хорошие акустические характеристики фиброцементных плит являются преимуществом для животноводческих строений. Для этих строений важным преимуществом является также то, что фиброцементные листы не ржавеют и не гниют.

Как и все фиброцементные материалы, фиброцементные профилированные листы имеют малый вес, удобны в работе и имеют относительно низкую стоимость. Эти листы можно резать и сверлить непосредственно на строительной площадке обычными электрическими инструментами, однако с применением специальных мер безопасности.

Стандартными размерами фиброцементных профилированных листов являются ширина 1220 мм, длина 3050 мм и толщина 7 мм.

Рисунок 4 — Профилированные фиброцементные листы [1]

Фиброцементные листы для отделки

Эти строительные материалы применяются для элементов наружной и внутренней отделки. Эти листы применяются для изготовления внутренних декоративных элементов и потолков, которые затем отделываются такими материалами, как гипсовая шпаклевка или цементная штукатурка. Обычно они устанавливаются на деревянном или металлическом каркасе в зависимости от наружных или внутренних климатических условий, ветровых или других нагрузок, а также от применяемого декоративного покрытия.

Рисунок 5 — Внутренняя отделка фиброцементными листами [1]

Исходные материалы для фиброцемента

Фиброцементные строительные материалы — сайдинг, листы, панели, черепица — состоят из целлюлозы или синтетических волокон, которые замешаны в цементной основе. Целью добавления волокон в цемент является создание композитного материала, в котором замедляется зарождение и рост трещин и, тем самым, повышается его прочность и долговечность.

Исходными материалами для изготовления фиброцемента являются:

• целлюлоза или синтетические волокна

• цемент

• песок (в автоклавных листах)

• вода

Кроме того, в состав фиброцемента могут добавляться технологические добавки, наполнители и пигменты.

Технология изготовления

Производство фиброцементных листов является производством, требующим сложного оборудования (рисунки 6 и 7).

Рисунок 6 — Цех переработки целлюлозы

Рисунок 7 — Цех формовки фиброцементных листов

Для производства фиброцементных листов применяют две основные технологии [2]:

• традиционная технология с естественным созреванием — достижением заданных прочностных свойств в течение нескольких недель (за рубежом обозначается СС (Cellulose Cement);

• автоклавная технология — ускоренное достижение заданных прочностных свойств (обозначается CCA (Cellulose Cement Autoclaved).

Фиброцементые листы, изготовленные по обеим технологиям, имеют примерно одинаковые технические характеристики, такие как, прочность, износостойкость, и долговечность. Отличие между ними — в текстуре поверхности: при автоклавной обработке достигается имитация практически любых материалов, при естественном созревании получается шероховатая поверхность, на которой отчетливо видны волокна фибры.

Для фиброцементных листов, которые изготавливают без применения автоклава, исходными материалами являются цемент со специальными наполнителями. В качестве материала армирования применяется первичная целлюлоза и поливиниловые или полиакриловые синтетические волокна.

Автоклавные фиберцементные листы изготавливают из цемента, измельченного песка и добавок. Армирующими волокнами являются первичная целлюлоза, а также для листов, которые предназначены для внутренних работ — некоторое количество переработанной бумаги [2].

Как обычные, так и автоклавные фиброцементные листы могут подвергаться опрессовке на специальных прессах. Прессованные листы имеют по сравнению с непрессованными более высокую плотность, морозостойкость и прочность на изгиб.

По технологии без применения автоклава изготавливают фиброцементные листы для кровли (профильные и плоские), панели для фасадов, листы для ограждений.

По автоклавной технологии изготавливают фиброцементный сайдинг, фасадные панели, листы для ограждений и листы для внутренней отделки зданий.

Лицевая сторона фиброцементных листов может гладкой или со специальной текстурой. Листы могут быть окрашенными или оставаться со своим натуральным цветом. На листы могут наноситься покрытия различного назначения — герметизирующие, грунтовочные, декоративные.

Категории и классы фиброцементных листов

В зависимости от исходных материалов и применяемой технологии фиброцементные материалы могут иметь различные механические, физические и функциональные характеристики.

Международный стандарт ISO 8336-2009 подразделяет фиброцементные листы по их назначению и условиям эксплуатации на категории А, В и С [3].

Листы категории А предназначены для наружного применения в условиях, когда они могут подвергаться прямому воздействию солнца, дождя, мороза или снега.

Листы категории В предназначены для применения в условиях, когда они могут подвергаться периодическому воздействию тепла, влаги и иногда мороза. Такой случай возникает, например, если листы защищены от прямого воздействия климатических условий или климатические условия не являются слишком суровыми.

Листы категории С предназначены для внутреннего применения, например, для внутренних стен, полов, перегородок и отделки, то есть там, где они могут подвергаться воздействию тепла и влаги, но не мороза.

Каждая из категорий А, В и С включает пять классов листов по их прочностным характеристикам: класс 1 имеет самый низкий предел прочности при изгибе (4 Н/мм²), класс 5 — самый высокий (22-24 Н/мм²).

Важной характеристикой фиброцементных материалов является их морозостойкость. Испытания на морозостойкость проводят путем проведения определенного количества циклов замораживания-оттаивания. По окончании испытаний прочностные свойства образцов должны быть не ниже 90 % от исходной величины.

Требования по морозостойкости для фиброцементных листов по ISO 8336-2009:

• для листов категории А — не менее 100 циклов замораживания-оттаивания;

• для листов категории В — не менее 25 циклов;

• для листов категории С это требование не регламентируется.

Таким образом, фиброцементные материалы отличаются большим разнообразием, как своего состава, так и технологии изготовления. Поэтому они могут значительно отличаться друг от друга по своим механическим, физическим и функциональным свойствам. При выборе фиброцементных материалов для применения в строительстве нужно принимать во внимание условия их эксплуатации, в которых они будут работать, в том числе, по прилагаемым механическим нагрузкам и климатическим воздействиям.

Источники:

1. https://www.architectsjournal.co.uk/home/cpd-fibre-cement/8630648.article

2. http://www.wehrhahn.de/ru/fibrecement/fibre_cement_sheets.php

3. International Standard ISO 8336:2009 — Fibre-cement flat sheets — Product specification and test methods