Ak by sme povedali, že betón je najobľúbenejší a najbežnejší stavebný materiál na svete, nebolo by proti tomu žiadnej diskusie. Betón je najpoužívanejší materiál na svete, hneď po vode.
Vláknobetón patrí medzi mnohé inovácie vyvinuté na zlepšenie pevnostných charakteristík a ďalších vlastností betónu.
V tomto článku sa budeme zaoberať vláknobetónom, čo je to za betón, aké sú jeho rôzne typy a výhody a zistíme, či je táto betónová zmes pre vás vhodná.
Čo je Vláknina Železobetón?
Vláknobetón (FRC) je čerstvý betón vystužený vláknitými materiálmi. Napríklad dlhými oceľovými vláknami. Táto metóda vystužovania zlepšuje vlastnosti bežného betónu.
Na výrobu vláknobetónu sa používa mnoho rôznych vláknitých materiálov. Tento druh vystuženého betónu sa stal tak populárnym, že sa v závislosti od požiadaviek aplikácie vyrábajú rôzne verzie vláknobetónu.
Z čoho je vyrobený vláknobetón?
Hlavné zložky vláknobetónu sú:
Hydraulický cement
Hlavnou zložkou vláknobetónu je hydraulický cement, ktorý sa po reakcii s vodou stáva lepidlom. Ako hydraulický cement vo vláknobetóne sa bežne používa portlandský cement.
Vlákna
Pridanie dlhých vlákien mení vlastnosti čerstvého betónu v závislosti od druhu použitého vláknitého materiálu. Pri výrobe vláknobetónu sa bežne používajú štyri kategórie vlákien. Tieto betónové vlákna sú:
Oceľové vlákna
Sklenené vlákna
Syntetické vlákna
Prírodné vlákna
Agregáty
Kamenivo zabezpečuje spojivovú pevnosť betónu a zároveň znižuje objem potrebného cementu. Medzi bežné kamenivo patrí piesok, drvený kameň a štrk.
Stručná história FRC
FRC existuje už dlho, ale betónové vlákna boli vylepšené. V minulosti, keď sa budovy stavali z kameňov, malta fungovala ako spojivo, ktoré ich držalo pohromade. Malta sa vystužovala konskými vlasmi.
Podobne aj v prípade stavby z nepálených tehál bola slama primárnym výstužným materiálom. Keď sa betón stal jedným z najbežnejších stavebných materiálov, ako výstuž sa začali používať azbestové vlákna.
Avšak s postupom desaťročí si ľudia viac uvedomovali zdravotné riziká azbestu a to, ako spôsobuje rakovinu. V 60. rokoch 20. storočia si namiesto azbestu získali popularitu iné vlákna, ako napríklad oceľ a sklo.
Aký je vplyv vlákien na betón?
Pridanie vlákien do betónu má za následok niekoľko účinkov. Ich rozsah sa líši v závislosti od použitých konkrétnych vlákien. Zlepšenie únosnosti závisí od rôznych faktorov, ako je počet výstužných vlákien v pomere k celkovému objemu, nazývaný objemový zlomok, a pomer strán, ktorý sa získa vydelením dĺžky vlákien priemerom daného vlákna.
Vlákna vo všeobecnosti slúžia primárnym účelom zníženia praskania v betóne zlepšením jeho pevnosti v ohybe. Praskanie v betóne vzniká v dôsledku zmršťovania betónu. Zmršťovanie betónu môže nastať z viacerých dôvodov, ako je zmrašťovanie pri vysychaní a plastické zmrašťovanie.
Vlákna tiež znižujú priepustnosť betónu, čím eliminujú možnosť presakovania vody cez betónové konštrukcie.
Aké sú rôzne typy vláknobetónu?
V populárnych aplikáciách existujú rôzne typy kompozitov z vláknobetónu. Medzi ne patria:
Oceľovovláknitý betón
Oceľovovláknitý betón je jedným z najrozšírenejších typov FRC. Pridanie výstužných oceľových vlákien do betónu, aj v malom množstve, vedie k výraznému zlepšeniu vlastností betónu.
Oceľovovláknitý betón sa používa v aplikáciách s požiadavkami na ťažký betón, ako sú mosty, podlahy, tunely, baníctvo, prefabrikáty atď.
Na vystužovanie betónu sa používa mnoho rôznych druhov oceľových vlákien, ako napríklad drôt ťahaný za studena (typ 1), rezané plechové oceľové vlákna (typ 2), drôt extrahovaný z taveniny (typ 3), frézovaný drôt (typ 4) a modifikovaný drôt ťahaný za studena (typ 5).
Polypropylénovým vláknobetónom vystuženým (PFRC)
PFRC používa syntetické vlákna nazývané polypropylénové vlákna, čo je typ termoplastu. Pridanie polypropylénu do betónu má mnoho rôznych výhod, o ktorých budeme hovoriť v ďalšej časti.
Polypropylén má s polyetylénom mnoho spoločných vlastností, ako sú zlepšené tvrdené vlastnosti, pevnosť v ohybe a vyššia tepelná odolnosť.
Okrem toho má toto vlákno vysokú odolnosť voči chemikáliám, ako sú kyseliny a organické rozpúšťadlá, a dodáva mu podobné vlastnosti ako betón.
Betón vystužený sklenenými vláknami (GFRC)
Betónová zmes vystužená sklenenými vláknami obsahuje veľa malých sklenených častíc. Ako tieto častice zvyšujú pevnosť betónu?
Hoci je veľká sklenená tabuľa krehká, sklenené vlákno má veľmi vysokú štrukturálnu pevnosť. Okrem tejto pevnosti sú vlákna lacnou prísadou, vďaka čomu je konečná betónová zmes lacnejšia ako alternatívy, ako je napríklad betón vystužený oceľovými vláknami.
Rovnaké vlákna pridané do plastu vedú k kompozitnému materiálu zo sklenených vlákien s vynikajúcimi vlastnosťami v ťahu.
Betón vystužený polyesterovými vláknami
Polyesterové vlákna pre vláknobetón sú dostupné ako mikrovlákna a makrovlákna. Polyesterové vlákna prispievajú k zlepšenej odolnosti tohto typu vláknobetónu voči praskaniu.
Betón vystužený polyesterovými vláknami má väčšiu húževnatosť a vyššiu štrukturálnu integritu. Jeho zvýšená odolnosť robí tento typ betónu ideálnym pre priemyselné podlahy, podlahy skladov, prefabrikované konštrukcie, prekrytia a podobné komerčné aplikácie.
Betón vystužený uhlíkovými vláknami
Počuli ste už o uhlíkovej oceli? Koncept je podobný aj pre uhlíkovo-vláknový betón.
Hoci pridávanie uhlíkových vlákien do betónu je zložitejší proces ako pridávanie cementu alebo skla, výsledný betón má vysokú tuhosť a pevnosť. S vysokou tuhosťou sa však betón stáva krehkejším (ako uhlíková oceľ).
Makro syntetické vlákno Železobetón
Použitie makrosyntetických vlákien v betóne vzniklo ako alternatíva k oceľovej výstuži. Oceľová výstuž môže byť koniec koncov nákladným doplnkom betónu.
S rastúcim používaním sa makrosyntetické vlákna stali viac než len alternatívou. Tieto vlákna majú mnoho vlastných využití, najmä v konštrukciách podopretých zemou.
Oceľová výstuž môže v oblastiach s vysokou vlhkosťou, ako je napríklad morské prostredie, korodovať a sklenené vlákna trpia rizikom odlupovania. Makrosyntetické vlákna ponúkajú vysokú odolnosť voči týmto faktorom, takže sú v týchto prostrediach cenným doplnkom betónu.
Betón vystužený prírodnými vláknami
Prírodné vlákna pochádzajú z rastlín, zvierat a prírodných minerálov. Ako sme spomenuli v časti o histórii FRC, prírodné vlákna sa v stavebníctve používajú už od staroveku.
Bez ohľadu na to, kde sa betón použije, bude v ňom prítomné množstvo prírodných vlákien. Tieto vlákna tiež pomáhajú znižovať náklady na výrobu FRC.
Medzi prírodné vlákna patrí bavlna, slama, drevo a obilie.
Aké sú výhody použitia vláknobetónu
Pridanie rôznych vlákien do betónu má za následok rôzne výhody. Vláknobetón sa klasifikuje na základe pridaných vlákien. Konkrétne výhody FRC budú závisieť od typu použitého FRC.
Vo všeobecnosti sú tu výhody spojené s niektorými bežnými typmi vláknobetónu:
Výstuž zo sklenených vlákien
Výstuž zo sklenených vlákien zvyšuje štrukturálnu pevnosť betónu bez výrazného zvýšenia nákladov. Sklo je jedným z najlacnejších vláknitých materiálov.
Tento typ výstuže sa používa na zvýšenie estetického vzhľadu betónovej konštrukcie. Krátke samostatné vlákna sú viditeľné v betónovej štruktúre po jej vyschnutí.
Táto metóda vystužovania zvyšuje pevnosť v ťahu vo všetkých oblastiach, na rozdiel od tradičného vystužovania pomocou oceľových tyčí, kde je pevnosť v ťahu obmedzená smerom tyčí.
Výstuž z oceľových vlákien
Oceľ poskytuje najvyššiu konštrukčnú pevnosť vo vláknobetóne.
Pridaním oceľových vlákien betón vyžaduje menej oceľových výstuží.
Vlákna poskytujú väčšiu odolnosť voči nárazom a oderom.
Zlepšená odolnosť voči rozmrazovaniu a ďalšie teplotné charakteristiky budovy.
Znižuje riziko praskania zmenšením šírky trhlín.
Polypropylénové vlákna a nylonová výstuž do betónu
Umožňuje pumpovať betón na dlhú vzdialenosť zvýšením kohéznych vlastností.
Zlepšuje teplotné charakteristiky (napr. odolnosť voči rozmrazovaniu).
Zvyšuje tvárnosť betónu a znižuje jeho krehkosť.
V prípade požiaru sú betónové konštrukcie s polypropylénovými a nylonovými vláknami odolné voči explozívnemu odlupovaniu.
Výsledkom je vysoká odolnosť voči nárazom a oderu.
Aké sú aplikácie vláknobetónu?
Typ použitého FRC sa môže líšiť v závislosti od konkrétneho stavebného projektu. Vo všeobecnosti sa FRC používa vo väčšine stavebných projektov. Napríklad:
Steny
Podlahy
Priehrady
Dráhy
Cesty
Betónové rúry
Mosty
Podlahy skladov
Šachty
Tunely
Chodníky
Ako získať vláknobetón?
Ako už viete, vláknobetón nie je len jeden produkt. Existujú rôzne betóny s rôznymi technikami vystužovania, čo vedie k špecifickým vylepšeným vlastnostiam.
Existujú vysokopevnostné oceľové vlákna, ktoré zosilňujú štrukturálnu integritu betónového rozdeľovača. Sklenené a syntetické vláknité materiály tiež ponúkajú strednú pevnosť, ale za nižšiu cenu.
OD Daniela Arkina
Čas uverejnenia: 7. apríla 2023