Ef við myndum segja að steypa væri vinsælasta og algengasta byggingarefnið í heiminum, þá væri engin ágreiningur. Steypa er mest notaða efnið í heiminum, næst á eftir vatni.
Trefjastyrkt steypa er ein af mörgum nýjungum sem þróaðar hafa verið til að bæta styrkleika og aðra eiginleika steypu.
Í þessari grein munum við skoða trefjastyrktan steypu, hvað þessi steypa er, mismunandi gerðir hennar og kosti, og komast að því hvort þessi steypublanda henti þér.
Hvað er Trefjar Styrkt steypa?
Trefjastyrkt steypa (e. fiber-reinforced concrete (FRC)) er fersk steypa styrkt með trefjaefnum. Til dæmis löngum stálþráðum. Þessi styrkingaraðferð bætir eiginleika venjulegrar steypu.
Margar mismunandi trefjaefni eru notuð til að búa til trefjastyrktan steinsteypu. Þessi tegund af trefjastyrktri steinsteypu hefur orðið svo vinsæl að ýmsar útgáfur af trefjastyrktri steinsteypu eru framleiddar út frá notkunarkröfum.
Úr hverju er trefjastyrkt steypa?
Helstu innihaldsefni trefjastyrktrar steinsteypu eru:
Vökvafræðilegt sement
Aðalþáttur trefjastyrktrar steypu er vökvasement, sem verður viðloðandi eftir að hafa brugðist við vatni. Algengt er að nota portlandsement sem vökvasement í trefjastyrktri steypu.
Trefjar
Með því að bæta við löngum trefjum breytist eiginleikum nýrrar steypu eftir því hvers konar trefjaefni er notað. Það eru fjórir flokkar trefja sem almennt eru notaðir við framleiðslu á trefjastyrktri steypu. Þessar steyputrefjar eru:
Stálþræðir
Glerþræðir
Tilbúnar trefjar
Náttúrulegar trefjar
Samanlögð efni
Möl veitir bindiefni í steypu en dregur úr magni sements sem þarf. Algeng möl eru sandur, mulinn steinn og möl.
Stutt saga FRC
FRC hefur verið til í langan tíma, en trefjarnar í steypunni hafa verið bættar. Áður fyrr, þegar byggingar voru byggðar úr steinum, virkaði múr sem bindiefni sem hélt þeim saman. Múrinn var styrktur með hesthári.
Á sama hátt var strá aðalstyrkingarefnið í leirmúrbyggingum. Þegar steinsteypa varð eitt algengasta byggingarefnið voru asbesttrefjar notaðar sem styrkingarefni.
Hins vegar, eftir því sem áratugirnir liðu, urðu menn meðvitaðri um heilsufarsáhættu asbests og hvernig það veldur krabbameini. Á sjöunda áratugnum urðu aðrar trefjar eins og stál og gler vinsælli í stað asbests.
Hver eru áhrif trefja á steinsteypu?
Að bæta trefjum við steypu hefur ýmis áhrif. Umfang þessara áhrifa er mismunandi eftir því hvaða trefjar eru notaðar. Aukningin á burðarþoli fer eftir ýmsum þáttum, svo sem fjölda styrkingartrefja miðað við heildarrúmmál, kallað rúmmálshlutfall, og hlutfallslegu lögun, sem fæst með því að deila lengd trefjanna með þvermáli viðkomandi trefjar.
Trefjar þjóna almennt aðaltilgangi þess að draga úr sprungum í steypu með því að bæta beygjuþol hennar. Sprungur í steypu verða vegna rýrnunar steypu. Rýrnun steypu getur gerst af ýmsum ástæðum, svo sem þurrrýrnun og plastrýrnun.
Einnig minnka trefjar gegndræpi steypu og útiloka möguleikann á að vatn leki í gegnum steypuvirki.
Hverjar eru mismunandi gerðir af trefjastyrktri steypu?
Það eru til ýmsar gerðir af trefjastyrktum steypublöndum í vinsælum notkunarsviðum. Meðal þeirra eru:
Stáltrefjastyrkt steypa
Stáltrefjastyrkt steypa er ein algengasta gerð stáltrefjastyrktrar steypu. Að bæta stáltrefjum við steypuna, jafnvel í litlu magni, leiðir til verulegrar umbóta á eiginleikum steypunnar.
Stáltrefjastyrkt steypa er notuð í verkefnum þar sem kröfur eru gerðar um þunga steypu eins og brýr, gólf, jarðgöng, námuvinnslu, forsteyptar byggingar o.s.frv.
Margar mismunandi gerðir af stálþráðum eru notaðar til að styrkja steinsteypu, svo sem kalt dreginn vír (tegund 1), skornir stálplötuþráðar (tegund 2), bráðinn vír (tegund 3), fræstur vír (tegund 4) og breyttur kalt dreginn vír (tegund 5).
Trefjastyrkt steypa úr pólýprópýleni (PFRC)
PFRC notar tilbúnar trefjar sem kallast pólýprópýlentrefjar, sem er tegund af hitaplasti. Það eru margir mismunandi kostir við að bæta pólýprópýleni við steypu, sem við munum ræða í næsta kafla.
Pólýprópýlen hefur marga eiginleika sameiginlega með pólýteni, þar á meðal bætta herðingareiginleika, beygjustyrk og meiri hitaþol.
Að auki hefur þessi trefja mikla mótstöðu gegn efnum eins og sýrum og lífrænum leysum og veitir steypunni svipaða eiginleika.
Glertrefjastyrkt steypa (GFRC)
Glertrefjastyrkt steypublanda inniheldur margar litlar gleragnir. Hvernig styrkja þessar agnir steypuna?
Þótt stór glerrúða sé viðkvæm hefur glerþráður mjög mikinn burðarþol. Auk þessa styrks eru trefjarnar ódýrt aukefni, sem gerir loka steypublönduna ódýrari en valkostir eins og stálþráðarstyrkt steypa.
Sömu trefjar og bættar eru við plast mynda trefjaplasts-samsett efni með framúrskarandi togstyrk.
Polyester trefjastyrkt steypa
Polyesterþræðir fyrir trefjastyrktan steinsteypu eru fáanlegir sem örþræðir og stórþræðir. Polyesterþræðir stuðla að bættri sprunguþoli þessarar tegundar trefjastyrktrar steinsteypu.
Polyester trefjastyrkt steypa hefur meiri seiglu og meiri burðarþol. Aukinn endingartími hennar gerir þessa tegund steypu tilvalda fyrir iðnaðargólfefni, vöruhúsgólfefni, forsteyptar mannvirki, yfirlagnir og svipaðar atvinnuhúsnæði.
Kolefnisstyrkt steypa
Hefur þú einhvern tíma heyrt um koltrefjastál? Hugmyndin er svipuð fyrir koltrefjastyrktan steinsteypu.
Þó að það sé flóknara ferli að bæta kolefnisþráðum við steypu en að bæta við sementi eða gleri, þá hefur steypan sem myndast mikla stífleika og styrk. Hins vegar, með mikilli stífleika, verður steypan brothættari (eins og kolefnisstál).
Makró tilbúið trefjar Styrkt steypa
Notkun stórþráða úr tilbúnum trefjum í steinsteypu varð til sem valkostur við stálstyrkingu. Stálstyrking getur jú verið dýr viðbót við steinsteypu.
Með vaxandi notkun urðu stórþræðir úr tilbúnum trefjum meira en bara valkostur. Þessar trefjar hafa marga möguleika, sérstaklega í jarðbundnum mannvirkjum.
Stálstyrking getur tærst á svæðum með mikinn raka, svo sem í sjávarumhverfi, og glerþræðir eru í hættu á að flagna. Makró-tilbúnir trefjar bjóða upp á mikla mótstöðu gegn þessum þáttum, þannig að þeir eru verðmæt viðbót við steypu í slíku umhverfi.
Náttúruleg trefjastyrkt steinsteypa
Náttúrulegar trefjar koma úr plöntum, dýrum og náttúrulegum steinefnum. Eins og við nefndum í kaflanum um sögu FRC hafa náttúrulegar trefjar verið notaðar í byggingarferlinu frá örófi alda.
Sama hvar steypan er notuð, þá verður mikið af náttúrulegum trefjum til staðar. Þessar trefjar hjálpa einnig til við að lækka kostnað við framleiðslu á FRC.
Sumar náttúrulegar trefjar eru meðal annars bómull, strá, viður og korn.
Hverjir eru kostir þess að nota trefjastyrktan steinsteypu
Að bæta mismunandi trefjum við steypu hefur ýmsa kosti. Trefjastyrkt steypa er flokkuð eftir því hversu margar trefjar eru bættar við. Sérstakir kostir trefjastyrkts steypu (FRC) ráðast af því hvaða gerð trefjastyrkts steypu er notuð.
Almennt séð eru hér kostirnir sem fylgja nokkrum algengum gerðum trefjastyrktrar steypu:
Glertrefjastyrking
Glertrefjastyrking eykur burðarþol steypunnar án þess að auka kostnað verulega. Gler er eitt ódýrasta trefjaefnið.
Þessi tegund styrkingar er notuð til að auka fagurfræðilegt aðdráttarafl steypuvirkisins. Stuttu, stakar trefjarnar sjást í steypuvirkinu eftir að það þornar.
Þessi styrkingaraðferð bætir togstyrk á öll svæði, ólíkt hefðbundinni styrkingu með stálstöngum, þar sem togstyrkurinn er takmarkaður við stefnu stanganna.
Styrking stáltrefja
Stál veitir mesta burðarþol í trefjastyrktri steypu.
Með viðbættu stáltrefjum þarfnast steypan færri stálstyrkingar.
Trefjar veita meiri höggþol gegn höggum og núningi.
Bætt þíðaþol og önnur hitastigseiginleikar byggingarinnar.
Dregur úr hættu á sprungum með því að minnka breidd sprungnanna.
Pólýprópýlen trefjar og nylon steypustyrking
Gefur möguleika á að dæla steypunni yfir langar vegalengdir með því að auka samloðunareiginleika.
Bætir hitastigseiginleika (t.d. þíðingarþol).
Eykur teygjanleika steypu og dregur úr brothættni hennar.
Í tilfelli eldsvoða eru steinsteypuvirki með pólýprópýlentrefjum og nylontrefjum ónæm fyrir sprengifimri flögnun.
Leiðir til mikillar höggþols og núningþols.
Hver eru notkun trefjastyrktrar steypu?
Tegund FRC sem notuð er getur verið mismunandi eftir byggingarverkefni. Almennt er FRC notað í flestum mannvirkjagerðum. Til dæmis:
Veggir
Gólfefni
Stíflur
Flugbrautir
Vegir
Steypt rör
Brýr
Vöruhúsgólf
Mannholur
Göng
Gangstéttir
Hvernig á að finna trefjastyrktan steinsteypu?
Eins og þú veist nú þegar er trefjastyrkt steypa ekki bara ein vara. Það eru til mismunandi gerðir af steypu með mismunandi styrkingaraðferðum sem leiða til sérstakra bættra eiginleika.
Það eru til trefjar úr hástyrktarstáli sem auka burðarþol steypuþráðarins. Einnig bjóða trefjar úr gleri og tilbúnum stáli upp á miðlungsstyrk en á lægra verði.
Eftir Daniel Arkin
Birtingartími: 7. apríl 2023