Beton s vlaknima

Betoni ojačani vlaknima su oni kojima su poboljšana neka svojstva pomoću vlakana jednomjerno raspoređenih u mješavini.Vlakna mogu biti čelična, polipropilenska i staklena. Uloga betona s vlaknima može se podijeliti na:

Konstruktivna ili primarna: vlakna mogu djelomično ili potpuno zamijeniti konvencionalnu armaturu za određene namjene. Svojstva betona ovise o količini doziranja u kg po m3, tipu, veličini, obliku i vlačnoj čvrstoći vlakana.

Nekonstruktivna ili sekundarna uloga: namjena vlakana je da povećaju otpornost betona na požar ili sprječavanje pojave pukotina.

KARAKTERISTIKE I SVOJSTVA

Vlakna su elementi kratke duljine koje karakteriziraju dužina, promjer, vitkost te vlačne čvrstoće. Obzirom na sastav vlakna dijelimo na:

  • čelična(FB); poboljšavaju žilavost i otpornost na udarce, minimalno tlačnu čvstoću a najviše vlačnu čvrstoću
  • polimerna (P); sastoje se od polipropilena,polietilena visoke gustoće, akrila, najlona, poliestera itd. Sprječavaju površinsko skupljanje i nastanak pukotina.
  • staklena; sastoje se od stakla i mogu se pojaviti s epoxi premazom radi sprječavanja reakcije sa alkalijama iz cementa.

Oblici vlakana mogu varirati: ravna, valovita,zakrivljena, s raznim oblicima na krajevima.

Vlakna ne mijenjaju specifičnu gustoću betona a poboljšavaju vlačne karakteristike te time omugućuju kontrolu raspucavanja betona.

Označavanje vlakana
Simboli koji se koriste su definirani kako slijedi:

  • A – površina poprečnog presjeka vlakna, u mm2
  • d – promjer ili ekvivalentni promjer vlakna, u mm
  • Rm – vlačna čvrstoća vlakna, u Mpa
  • l – duljina vlakna, u mm
  • ld – razvijena duljina vlakna, u mm
  • m – masa vlakna , u g
  • λ = l/d – omjer
  • ϱ – specifična gustoća vlakna, u kg/m3

DIZAJNIRANJE SASTAVA BETONA

Sastav betona s vlaknima ne odudara od uobičajenog sastava betona. Vlakna mogu biti sastavni dio betona bilo kojeg razreda tlačne čvrstoće ili bilo kojeg razreda izloženosti. Ono na što treba obratiti pažnju je odabir duljine vlakana. Što su vlakna duža to je jača veza između vlakana i smjese a time i djelotvornije pojačavanje.
Ako su vlakna jako dugačka i dizajn betonske mješavine predviđa uporabu finih agregata, teško je postići ravnomjernu raspodjelu vlakana. Stoga se uporaba dugih vlakana preporučuje kada u granulometriji betona prevladavaju krupni agregati a uporaba kratkih vlakana preporučuje se u pripremi betona s visokim udjelom finog agregata, pijeska ili punila ( kao napr. SCC).
Uobičajena dozacija PP vlakana iznosi od 0,9 kg/m3 betona do 2 kg /m3 betona (npr. za vatrootporne betone).
U betonima s čeličnim vlaknima nije preporučljivo koristiti manje od 20 kg/m3 vlakana u konstruktivnim betonima sa potpunom ili djelomičnom zamjenom konvencionalne armature.

PRIMJENA

Ako se koriste kao sekundarno pojačanje, polipropilenska vlakna mogu pomoći u smanjenju napuklina koje nastaju uslijed retrakcije. Prilikom upotrebe tih vlakana nije potrebno mijenjati način pripreme betonske mješavine, primjenjivati nikakvu posebnu opremu niti mijenjati plastičnost betona, čak i u slučaju pumpanog ili mlaznog betona. Potrebno je odrediti samo dvije stvari: količinu vlakana koje je potrebno dodati i dužinu vlakana. Za vrijeme miješanja, masa vlakana se u miješalici postupno razdjeljuje u manje nakupine a potom i na pojedinačna vlakna koja se ravnomjerno raspoređuju unutar mase. Ako se gradilište nalazi na više od 30 minuta od mjesta pripreme betona, vlakna se trebaju umiješati na lokaciji.
Polipropilenska vlakna smanjuju disgregaciju agregata. Tako se smanjuje gubitak uslijed drenaže vode čime se usporava ritam sušenja i smanjuje posljedično nastajanje pukotina uslijed retrakcije. U očvrsnulom betonu polipropilenska vlakna djeluju poput reduktora površinskog pucanja (cracking). Kao sekundarno pojačanje, vlakna pomažu u sprječavanju širenja pukotina tako što pridonose boljoj kompaktnosti betona. Zahvaljujući vlaknima eventualne pukotine neće se širiti po duljini niti po širini, a s obzirom na to da se polipropilenska vlakna raspodijele po cijelom betonu, djelotvorno djeluju kao veza na onim mjestima gdje pukotine najčešće nastaju.
Beton s PP(polipropilenskim) vlaknima osobito je pogodan za ugradnju u konstruktivne elemente gdje je tražena otpornost na zagrijavnanje (vatrootporni beton) odnosno otpornost na temperaturne šokove uslijed požara gdje se temperatura u jednom trenutku može popeti iznad 700°C.
Zbog svojih kakarkteristika, beton s vlaknima je našao široku primjenu u svim vrstama betona, a osobito u mortovima za sanacije strukturnih oštećenja, vatrootpornim AB elementima, mlaznim betonima u tunelogradnji ili pak na zaštiti pokosa u geotehnici.

SMJERNICE U ODABIRU BETONA OVAKVIH VRSTA BETONA

Za odabir ovakvih vrsta betona bitne su slijedeće smjernice:

  1. tražena vlačna čvrstoće betona (klasični betoni imaju vlačnu čvrstoću oko 8-10 % tlačne čvrstoće)
  2. debljina sloja betona (poželjno za betone slojeva manjih od 5 cm, npr. tanki estrihi)
  3. granulometrija betona; u smislu radi li se o krupnozrnatim ili sitnozrnatim betonima što direktno utječe na odabir dužine vlakana
  4. tražena je otpornost na temperaturne razlike
  5. sanacijski betoni (mortovi); nanose se u tanjim slojevima na postojeće starije betonske strukture pa se zbog različitih modula elastičnosti očekuju pukotine na novim slojevima
  6. tražena bolja otpornost na udarce, žilavost.

Posljednji članci