Če bi rekli, da je beton najbolj priljubljen in najpogostejši gradbeni material na svetu, ne bi bilo nobenega prepira. Beton je najpogosteje uporabljen material na svetu, takoj za vodo.
Vlaknoarmirani beton je ena od mnogih inovacij, razvitih za izboljšanje trdnostnih lastnosti in drugih lastnosti betona.
V tem članku bomo preučili vlaknoarmirani beton, kaj ta beton sploh je, njegove različne vrste in prednosti ter ugotovili, ali je ta betonska mešanica prava za vas.
Kaj je Vlaknine Armirani beton?
Vlaknoarmirani beton (FRC) je svež beton, ojačan z vlaknastimi materiali. Na primer z dolgimi jeklenimi vlakni. Ta metoda ojačitve izboljša lastnosti običajnega betona.
Za izdelavo vlaknoarmiranega betona se uporablja veliko različnih vlaknastih materialov. Ta vrsta armiranega betona je postala tako priljubljena, da se glede na zahteve uporabe proizvajajo različne različice vlaknoarmiranega betona.
Iz česa je narejen vlaknasto ojačan beton?
Glavne sestavine vlaknoarmiranega betona so:
Hidravlični cement
Glavna sestavina vlaknoarmiranega betona je hidravlični cement, ki po reakciji z vodo postane lepljiv. Portlandski cement se običajno uporablja kot hidravlični cement v vlaknoarmiranem betonu.
Vlakna
Dodajanje dolgih vlaken spremeni lastnosti svežega betona glede na vrsto uporabljenega vlaknatega materiala. Pri proizvodnji vlaknoarmiranega betona se običajno uporabljajo štiri kategorije vlaken. Ta betonska vlakna so:
Jeklena vlakna
Steklena vlakna
Sintetična vlakna
Naravna vlakna
Agregati
Agregat zagotavlja vezivno trdnost betona, hkrati pa zmanjšuje potrebno količino cementa. Nekateri pogosti agregati so pesek, drobljenec in gramoz.
Kratka zgodovina FRC
FRC obstaja že dolgo časa, vendar so betonska vlakna izboljšana. V preteklosti, ko so bile stavbe zgrajene s kamni, je malta delovala kot vezivno sredstvo, ki jih je držalo skupaj. Malta je bila ojačana s konjsko žimo.
Podobno je bila pri gradnji iz blatnih opek slama glavni ojačitveni material. Ko je beton postal eden najpogostejših gradbenih materialov, so kot ojačitev uporabili azbestna vlakna.
Vendar so se ljudje z minevanjem desetletij bolj zavedali zdravstvenih tveganj azbesta in kako povzroča raka. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja so namesto azbesta postala priljubljena druga vlakna, kot sta jeklo in steklo.
Kakšen je vpliv vlaken na beton?
Dodajanje vlaken betonu povzroči več učinkov. Njihova velikost se razlikuje glede na uporabljena vlakna. Izboljšanje nosilnosti je odvisno od različnih dejavnikov, kot sta število ojačitvenih vlaken glede na celotno prostornino, imenovano volumski delež, in razmerje stranic, ki se dobi z deljenjem dolžine vlaken s premerom zadevnega vlakna.
Vlakna običajno služijo glavnemu namenu zmanjšanja razpok v betonu z izboljšanjem njegove upogibne trdnosti. Razpoke v betonu nastanejo zaradi krčenja betona. Krčenje betona se lahko zgodi iz več razlogov, kot sta krčenje zaradi sušenja in plastično krčenje.
Prav tako vlakna zmanjšujejo prepustnost betona, kar odpravlja možnost puščanja vode skozi betonske konstrukcije.
Katere so različne vrste vlaknoarmiranega betona?
V priljubljenih aplikacijah obstajajo različne vrste vlaknoarmiranih betonskih kompozitov. Nekatere od teh vključujejo:
Jekleno vlaknasto armiran beton
Z jeklenimi vlakni ojačan beton je ena najbolj razširjenih vrst vlaknoarmiranega betona. Dodajanje armaturnih jeklenih vlaken betonu, že v majhnih količinah, znatno izboljša lastnosti betona.
Beton, ojačan z jeklenimi vlakni, se uporablja v aplikacijah s težkimi zahtevami glede betona, kot so mostovi, tla, predori, rudarstvo, montažni elementi itd.
Za armiranje betona se uporablja veliko različnih vrst jeklenih vlaken, kot so hladno vlečena žica (tip 1), rezano pločevinasto jekleno vlakno (tip 2), taljeno ekstrahirano (tip 3), valjano rezano (tip 4) in modificirano hladno vlečeno žico (tip 5).
Polipropilenski vlaknasto ojačan beton (PFRC)
PFRC uporablja sintetična vlakna, imenovana polipropilenska vlakna, vrsto termoplastike. Dodajanje polipropilena betonu ima številne različne prednosti, o katerih bomo razpravljali v naslednjem razdelku.
Polipropilen ima veliko skupnih lastnosti s polietilenom, z izboljšanimi lastnostmi utrjevanja, upogibno trdnostjo in večjo toplotno odpornostjo.
Poleg tega imajo ta vlakna visoko odpornost na kemikalije, kot so kisline in organska topila, in dajejo podobne lastnosti kot beton.
Beton, ojačan s steklenimi vlakni (GFRC)
Mešanica betona, ojačanega s steklenimi vlakni, vsebuje veliko majhnih steklenih delcev. Kako ti delci naredijo beton močnejši?
Čeprav je velika steklena plošča občutljiva, imajo steklena vlakna zelo visoko strukturno trdnost. Poleg te trdnosti so vlakna cenovno ugoden dodatek, zaradi česar je končna betonska mešanica cenejša od alternativ, kot je beton, ojačan z jeklenimi vlakni.
Ista vlakna, dodana plastiki, ustvarijo kompozitni material iz steklenih vlaken z odličnimi nateznimi trdnostmi.
Beton, ojačan s poliestrskimi vlakni
Poliestrska vlakna za vlaknoarmirani beton so na voljo kot mikrovlakna in makrovlakna. Poliestrska vlakna prispevajo k izboljšani odpornosti te vrste vlaknoarmiranega betona proti razpokam.
Beton, ojačan s poliestrskimi vlakni, ima večjo žilavost in večjo strukturno celovitost. Zaradi izboljšane vzdržljivosti je ta vrsta betona idealna za industrijska tla, tla v skladiščih, montažne konstrukcije, prevleke in podobne komercialne aplikacije.
Beton, ojačen z ogljikovimi vlakni
Ste že slišali za jeklo iz ogljikovih vlaken? Koncept je podoben za beton, ojačan z ogljikovimi vlakni.
Čeprav je dodajanje ogljikovih vlaken betonu bolj zapleten postopek kot dodajanje cementa ali stekla, ima nastali beton visoko togost in trdnost. Vendar pa pri visoki togosti beton postane bolj krhek (kot ogljikovo jeklo).
Makro sintetična vlakna Armirani beton
Uporaba makro sintetičnih vlaken v betonu je nastala kot alternativa jekleni armaturi. Navsezadnje je jeklena armatura lahko drag dodatek betonu.
Z naraščajočo uporabo so makro sintetična vlakna postala več kot le alternativa. Ta vlakna imajo veliko svojih uporab, zlasti v talnih konstrukcijah.
Jeklena armatura lahko korodira na območjih z visoko vlažnostjo, kot je morsko okolje, steklena vlakna pa so izpostavljena nevarnosti lupljenja. Makro sintetična vlakna ponujajo visoko odpornost na te dejavnike, zato so v teh okoljih dragocen dodatek betonu.
Naravni vlaknasto ojačan beton
Naravna vlakna prihajajo iz rastlin, živali in naravnih mineralov. Kot smo omenili v poglavju o zgodovini FRC, se naravna vlakna v gradbenem procesu uporabljajo že od antičnih časov.
Ne glede na to, kje se beton uporablja, bo prisotnih veliko naravnih vlaken. Ta vlakna pomagajo tudi pri zniževanju stroškov proizvodnje FRC.
Nekatera naravna vlakna vključujejo bombaž, slamo, les in zrna.
Kakšne so prednosti uporabe vlaknoarmiranega betona
Dodajanje različnih vlaken betonu prinaša različne prednosti. Vlaknoarmirani beton se razvršča glede na dodana vlakna. Specifične prednosti vlaknoarmiranega betona (FRC) bodo odvisne od uporabljene vrste FRC.
Na splošno so tukaj prednosti, povezane z nekaterimi pogostimi vrstami vlaknoarmiranega betona:
Ojačitev iz steklenih vlaken
Ojačitev s steklenimi vlakni poveča strukturno trdnost betona, ne da bi pri tem bistveno povečala stroške. Steklo je eden najcenejših vlaknastih materialov.
Ta vrsta ojačitve se uporablja za izboljšanje estetske privlačnosti betonske konstrukcije. Kratka diskretna vlakna so vidna v betonski konstrukciji po sušenju.
Ta metoda ojačitve doda natezno trdnost vsem območjem, za razliko od tradicionalne ojačitve z jeklenimi palicami, kjer je natezna trdnost omejena na smer palic.
Ojačitev iz jeklenih vlaken
Jeklo zagotavlja najvišjo konstrukcijsko trdnost vlaknoarmiranega betona.
Z dodatkom jeklenih vlaken beton potrebuje manj jeklenih ojačitev.
Vlakna zagotavljajo večjo odpornost proti udarcem in odrgninam.
Izboljšana odpornost proti odtajanju in druge temperaturne značilnosti stavbe.
Zmanjšuje tveganje za razpoke z zmanjšanjem širine razpok.
Polipropilenska vlakna in najlonska ojačitev betona
Omogoča črpanje betona na dolge razdalje s povečanjem kohezijskih lastnosti.
Izboljša temperaturne lastnosti (npr. odpornost proti odtajanju).
Poveča duktilnost betona in zmanjša njegovo krhkost.
V primeru požara so betonske konstrukcije s polipropilenskim in najlonskim vlaknom odporne na eksplozivno oluščenje.
Rezultat je visoka odpornost na udarce in obrabo.
Kakšne so uporabe vlaknoarmiranega betona?
Vrsta uporabljenega FRC se lahko razlikuje glede na posamezen gradbeni projekt. Na splošno se FRC uporablja pri večini gradbenih projektov. Na primer:
Stene
Talne obloge
Jezovi
Vzletno-pristajalne steze
Ceste
Betonske cevi
Mostovi
Tla v skladišču
Jaški
Predori
Pločniki
Kako dobiti vlaknasto armiran beton?
Kot že veste, vlaknoarmirani beton ni le en izdelek. Obstajajo različni betoni z različnimi tehnikami ojačitve, kar ima za posledico specifične izboljšane lastnosti.
Obstajajo visokotrdna jeklena vlakna, ki krepijo strukturno celovitost betonskega razdelilnika. Tudi stekleni in sintetični vlaknasti materiali ponujajo zmerno trdnost, vendar po nižji ceni.
AVTOR: Daniel Arkin
Čas objave: 7. april 2023