Pokud bychom měli říct, že beton je nejoblíbenějším a nejběžnějším stavebním materiálem na světě, nebylo by o tom pochyb. Beton je nejpoužívanějším materiálem na světě, hned po vodě.
Vláknobeton patří mezi mnoho inovací vyvinutých za účelem zlepšení pevnostních charakteristik a dalších vlastností betonu.
V tomto článku se podíváme na vláknobeton, co to je, jaké jsou jeho různé typy a výhody a zjistíme, zda je tato betonová směs pro vás ta pravá.
Co je Vlákno Železobeton?
Vláknobeton (FRC) je čerstvý beton vyztužený vláknitými materiály. Například dlouhými ocelovými vlákny. Tato metoda vyztužení zlepšuje vlastnosti běžného betonu.
K výrobě vláknobetonu se používá mnoho různých vláknitých materiálů. Tento druh železobetonu se stal tak populárním, že se v závislosti na požadavcích aplikace vyrábějí různé verze vláknobetonu.
Z čeho se vyrábí vláknobeton?
Hlavní složky vláknobetonu jsou:
Hydraulický cement
Hlavní složkou vláknobetonu je hydraulický cement, který se po reakci s vodou stává lepivým. Jako hydraulický cement se ve vláknobetonu běžně používá portlandský cement.
Vlákna
Přidání dlouhých vláken mění vlastnosti čerstvého betonu v závislosti na druhu použitého vláknitého materiálu. Při výrobě vláknobetonu se obecně používají čtyři kategorie vláken. Tato betonová vlákna jsou:
Ocelová vlákna
Skleněná vlákna
Syntetická vlákna
Přírodní vlákna
Agregáty
Kamenivo zajišťuje pevnost v betonu a zároveň snižuje objem potřebného cementu. Mezi běžné kamenivo patří písek, drcený kámen a štěrk.
Stručná historie FRC
FRC existuje již dlouhou dobu, ale betonová vlákna byla vylepšena. V dřívějších dobách, kdy se budovy stavěly z kamene, sloužila malta jako pojivo, které je drželo pohromadě. Malta se vyztužovala koňskými žíněmi.
Podobně v případě stavby z nepálených cihel byla sláma primárním výztužným materiálem. Když se beton stal jedním z nejběžnějších stavebních materiálů, začala se jako výztuž používat azbestová vlákna.
Nicméně s postupem desetiletí si lidé více uvědomovali zdravotní rizika azbestu a to, jak způsobuje rakovinu. Během 60. let 20. století si místo azbestu získala popularitu jiná vlákna, jako je ocel a sklo.
Jaký je vliv vláken na beton?
Přidání vláken do betonu má několik účinků. Jejich rozsah se liší v závislosti na konkrétních použitých vláknech. Zlepšení únosnosti závisí na různých faktorech, jako je počet výztužných vláken v poměru k celkovému objemu, nazývaný objemový podíl, a poměr stran, který se získá vydělením délky vlákna průměrem daného vlákna.
Vlákna obecně slouží primárnímu účelu snížení tvorby trhlin v betonu zlepšením jeho pevnosti v ohybu. K trhlinám v betonu dochází v důsledku smršťování betonu. Smršťování betonu může nastat z několika důvodů, například smršťováním při vysychání a plastickým smršťováním.
Vlákna také snižují propustnost betonu, čímž eliminují možnost prosakování vody betonovými konstrukcemi.
Jaké jsou různé typy vláknobetonu?
V oblíbených aplikacích se používají různé typy vláknobetonových kompozitů. Mezi ně patří například:
Ocelový vláknobeton
Drátkobeton je jedním z nejrozšířenějších typů FRC. Přidání výztužných ocelových vláken do betonu, a to i v malém množství, vede k významnému zlepšení vlastností betonu.
Ocelový vláknobeton se používá v aplikacích s požadavky na těžký beton, jako jsou mosty, podlahy, tunely, těžební průmysl, prefabrikáty atd.
K vyztužení betonu se používá mnoho různých druhů ocelových vláken, jako například drát tažený za studena (typ 1), řezaná ocelová vlákna z plechů (typ 2), drát extrahovaný tavením (typ 3), frézovaný drát (typ 4) a modifikovaný drát tažený za studena (typ 5).
Polypropylenový vláknobeton (PFRC)
PFRC používá syntetická vlákna nazývaná polypropylenová vlákna, což je typ termoplastu. Přidání polypropylenu do betonu má mnoho různých výhod, o kterých si povíme v další části.
Polypropylen sdílí s polyethylenem mnoho vlastností, jako jsou vylepšené vlastnosti při kalení, pevnost v ohybu a vyšší tepelná odolnost.
Toto vlákno má navíc vysokou odolnost vůči chemikáliím, jako jsou kyseliny a organická rozpouštědla, a dodává mu podobné vlastnosti jako beton.
Beton vyztužený skelnými vlákny (GFRC)
Směs betonu vyztuženého skelnými vlákny obsahuje mnoho malých skleněných částic. Jak tyto částice zvyšují pevnost betonu?
I když je velká skleněná tabule křehká, skleněná vlákna mají velmi vysokou strukturální pevnost. Kromě této pevnosti jsou vlákna levnou přísadou, díky čemuž je konečná betonová směs levnější než alternativy, jako je beton vyztužený ocelovými vlákny.
Stejná vlákna přidaná do plastu vedou ke vzniku kompozitního materiálu ze skelných vláken s vynikajícími pevnostními vlastnostmi v tahu.
Beton vyztužený polyesterovými vlákny
Polyesterová vlákna pro vláknobeton jsou k dispozici jako mikrovlákna a makrovlákna. Polyesterová vlákna přispívají ke zlepšené odolnosti tohoto typu vláknobetonu proti praskání.
Beton vyztužený polyesterovými vlákny má větší houževnatost a vyšší strukturální integritu. Díky své zvýšené odolnosti je tento typ betonu ideální pro průmyslové podlahy, podlahy skladů, prefabrikované konstrukce, překrytí a podobné komerční aplikace.
Beton vyztužený uhlíkovými vlákny
Slyšeli jste někdy o uhlíkové oceli? Koncept je podobný i pro beton vyztužený uhlíkovými vlákny.
I když je přidání uhlíkových vláken do betonu složitější proces než přidání cementu nebo skla, výsledný beton má vysokou tuhost a pevnost. S vysokou tuhostí se však beton stává křehčím (jako uhlíková ocel).
Makro syntetické vlákno Železobeton
Použití makrosyntetických vláken v betonu vzniklo jako alternativa k ocelové výztuži. Koneckonců, ocelová výztuž může být nákladným doplňkem betonu.
S rostoucím používáním se makrosyntetická vlákna stala více než jen alternativou. Tato vlákna mají mnoho vlastních uplatnění, zejména v konstrukcích podepřených terénem.
Ocelová výztuž může v oblastech s vysokou vlhkostí, jako je například mořské prostředí, korodovat a skleněná vlákna trpí rizikem odlupování. Makrosyntetická vlákna nabízejí vysokou odolnost vůči těmto faktorům, takže jsou v tomto prostředí cenným doplňkem betonu.
Přírodní vláknobeton
Přírodní vlákna pocházejí z rostlin, zvířat a přírodních minerálů. Jak jsme zmínili v části o historii FRC, přírodní vlákna se ve stavebním procesu používají již od starověku.
Bez ohledu na to, kde se beton použije, bude v něm přítomno velké množství přírodních vláken. Tato vlákna také pomáhají snižovat náklady na výrobu FRC.
Mezi přírodní vlákna patří bavlna, sláma, dřevo a obilí.
Jaké jsou výhody použití vláknobetonu
Přidání různých vláken do betonu má za následek různé výhody. Vláknobeton se klasifikuje na základě přidaných vláken. Konkrétní výhody FRC budou záviset na typu použitého FRC.
Obecně jsou zde uvedeny výhody spojené s některými běžnými typy vláknobetonu:
Výztuž ze skelných vláken
Výztuž ze skelných vláken zvyšuje konstrukční pevnost betonu bez výrazného zvýšení nákladů. Sklo je jedním z nejlevnějších vláknitých materiálů.
Tento typ výztuže se používá ke zvýšení estetického vzhledu betonové konstrukce. Krátká oddělená vlákna jsou v betonové struktuře viditelná po jejím zaschnutí.
Tato metoda vyztužování zvyšuje pevnost v tahu ve všech oblastech, na rozdíl od tradičního vyztužování pomocí ocelových tyčí, kde je pevnost v tahu omezena směrem tyčí.
Výztuž z ocelových vláken
Ocel poskytuje u vláknobetonu nejvyšší konstrukční pevnost.
Díky přidání ocelových vláken beton vyžaduje méně ocelových výztuží.
Vlákna poskytují větší odolnost proti nárazům a oděru.
Zlepšená odolnost proti rozmrazování a další teplotní charakteristiky budovy.
Snižuje riziko praskání zmenšením šířky trhlin.
Polypropylenová vlákna a nylonová betonářská výztuž
Umožňuje pumpovat beton na dlouhou vzdálenost zvýšením kohezních vlastností.
Zlepšuje teplotní vlastnosti (např. odolnost proti tání).
Zvyšuje tažnost betonu a snižuje jeho křehkost.
V případě požáru jsou betonové konstrukce s polypropylenovými a nylonovými vlákny odolné vůči explozivnímu odlupování.
Výsledkem je vysoká odolnost proti nárazu a oděru.
Jaké jsou aplikace vláknobetonu?
Typ použitého FRC se může lišit v závislosti na konkrétním stavebním projektu. Obecně většina projektů pozemního stavitelství využívá FRC. Například:
Zdi
Podlaha
Přehrady
Dráhy
Silnice
Betonové trubky
Mosty
Podlahy skladů
Šachty
Tunely
Chodníky
Jak získat vláknobeton?
Jak již víte, vláknobeton není jen jeden produkt. Existují různé druhy betonu s různými technikami vyztužování, které vedou ke specifickým vylepšeným vlastnostem.
Existují vysokopevnostní ocelová vlákna, která zesilují strukturální integritu betonového rozdělovače. Skleněné a syntetické vláknité materiály také nabízejí střední pevnost, ale za nižší cenu.
OD Daniela Arkina
Čas zveřejnění: 7. dubna 2023