Om vi skulle säga att betong är det mest populära och vanligaste byggmaterialet i världen, skulle det inte finnas något argument. Betong är det mest använda materialet i världen, näst efter vatten.
Fiberförstärkt betong är bland de många innovationer som utvecklats för att förbättra betongens hållfasthetsegenskaper och andra egenskaper.
I den här artikeln ska vi undersöka fiberarmerad betong, vad denna betong är, dess olika typer och fördelar, och ta reda på om denna betongblandning är rätt för dig.
Vad är Fiber Armerad betong?
Fiberförstärkt betong (FRC) är färskbetong armerad med fibermaterial. Till exempel långa stålfibrer. Denna armeringsmetod förbättrar egenskaperna hos vanlig betong.
Många olika fibermaterial används för att tillverka fiberarmerad betong. Denna typ av armerad betong har blivit så populär att olika versioner av fiberarmerad betong produceras baserat på tillämpningskrav.
Vad är fiberförstärkt betong gjord av?
Huvudingredienserna i fiberarmerad betong är:
Hydraulisk cement
Huvudkomponenten i fiberarmerad betong är hydraulcement, som blir vidhäftande efter att ha reagerat med vatten. Vanligtvis används portlandcement som hydraulcement i fiberarmerad betong.
Fibrer
Att tillsätta långa fibrer förändrar egenskaperna hos den färska betongen baserat på vilken typ av fibermaterial som används. Det finns fyra kategorier av fibrer som vanligtvis används vid tillverkning av fiberarmerad betong. Dessa betongfibrer är:
Stålfibrer
Glasfibrer
Syntetiska fibrer
Naturliga fibrer
Aggregat
Ett ballastmaterial ger bindningsstyrkan i betong samtidigt som det minskar mängden cement som behövs. Några vanliga ballastmaterial är sand, krossad sten och grus.
Kort historia om FRC
FRC har funnits länge, men betongfibrerna har förbättrats. Förr i tiden, när byggnader byggdes av sten, fungerade murbruk som bindemedel som höll ihop dem. Murbruket armerades med hästhår.
På samma sätt var halm det primära armeringsmaterialet vid konstruktion av lertegel. När betong blev ett av de vanligaste byggmaterialen användes asbestfibrer som armering.
Men allt eftersom årtiondena fortskred blev människor mer medvetna om hälsoriskerna med asbest och hur det orsakar cancer. Under 1960-talet blev andra fibrer som stål och glas populära istället för asbest.
Vilken är effekten av fibrer på betong?
Att tillsätta fibrer till betong resulterar i flera effekter. Storleken på dessa varierar beroende på vilka specifika fibrer som används. Förbättringen av bärförmågan beror på olika faktorer, såsom antalet armeringsfibrer i förhållande till den totala volymen, kallad volymfraktion, och sidförhållandet, som erhålls genom att dividera fiberlängden med diametern på den aktuella fibern.
Fibrer tjänar generellt det primära syftet att minska sprickbildning i betongen genom att förbättra dess böjhållfasthet. Sprickbildning i betong uppstår på grund av betongkrympning. Betongkrympning kan ske av flera anledningar, såsom uttorkningskrympning och plastisk krympning.
Fibrer minskar också betongens permeabilitet, vilket eliminerar risken för vattenläckage genom betongkonstruktioner.
Vilka är de olika typerna av fiberförstärkt betong?
Det finns olika typer av fiberförstärkta betongkompositer i populära tillämpningar. Några av dessa inkluderar:
Stålfiberförstärkt betong
Stålfiberarmerad betong är en av de vanligaste typerna av FRC. Att tillsätta armeringsjärn till betongen, även i små mängder, leder till betydande förbättringar av betongens egenskaper.
Stålfiberarmerad betong används i applikationer med höga betongkrav såsom broar, golv, tunnlar, gruvdrift, prefabricerade byggnader etc.
Det finns många olika typer av stålfibrer som används för att armera betong, såsom kalldragen tråd (typ 1), skurna plåtfibrer (typ 2), smältextraherad (typ 3), valsskuren (typ 4) och modifierad kalldragen tråd (typ 5).
Polypropylenfiberförstärkt betong (PFRC)
PFRC använder syntetiska fibrer som kallas polypropylenfibrer, en typ av termoplast. Det finns många olika fördelar med att tillsätta polypropen i betong, vilket vi kommer att diskutera i nästa avsnitt.
Polypropen delar många egenskaper med polyeten, med förbättrade härdade egenskaper, böjhållfasthet och högre värmebeständighet.
Dessutom har denna fiber hög resistens mot kemikalier som syror och organiska lösningsmedel, och den ger liknande egenskaper som betongen.
Glasfiberarmerad betong (GFRC)
En glasfiberarmerad betongblandning innehåller många små glaspartiklar. Hur gör dessa betongen starkare?
Medan en stor glasruta är ömtålig har glasfiber mycket hög strukturell hållfasthet. Utöver denna hållfasthet är fibrerna ett billigt tillsatsmedel, vilket gör den slutliga betongblandningen billigare än alternativ som stålfiberarmerad betong.
Samma fibrer som tillsätts till plast resulterar i ett glasfiberkompositmaterial med utmärkta draghållfasthetsegenskaper.
Polyesterfiberförstärkt betong
Polyesterfibrer för fiberarmerad betong finns tillgängliga som mikrofibrer och makrofibrer. Polyesterfibrer bidrar till den förbättrade sprickmotståndskraften hos denna typ av fiberarmerad betong.
Polyesterfiberarmerad betong har större seghet och högre strukturell integritet. Dess förbättrade hållbarhet gör denna typ av betong idealisk för industrigolv, lagergolv, prefabricerade konstruktioner, överlägg och liknande kommersiella tillämpningar.
Kolfiberförstärkt betong
Har du någonsin hört talas om kolfiberstål? Konceptet är liknande för kolfiberarmerad betong.
Även om det är en mer komplex process att tillsätta kolfiber till betong än att tillsätta cement eller glas, har den resulterande betongen hög styvhet och hållfasthet. Men med hög styvhet blir betongen mer spröd (som kolstål).
Makrosyntetisk fiber Armerad betong
Användningen av makrosyntetiska fibrer i betong uppstod som ett alternativ till stålarmering. Stålarmering kan trots allt vara ett kostsamt tillskott till betong.
Med ökande användning blev makrosyntetiska fibrer mer än bara ett alternativ. Dessa fibrer har många egna tillämpningar, särskilt i markstödda strukturer.
Stålarmering kan korrodera i områden med hög luftfuktighet, såsom marina miljöer, och glasfibrer riskerar att splittras. Makrosyntetiska fibrer erbjuder hög motståndskraft mot dessa faktorer, så de är ett värdefullt tillskott till betong i dessa miljöer.
Naturfiberförstärkt betong
Naturfibrer kommer från växter, djur och naturliga mineraler. Som vi nämnde i avsnittet om FRC:s historia har naturfibrer använts i byggprocessen sedan antiken.
Oavsett var betongen används kommer det att finnas ett överflöd av naturfibrer närvarande. Dessa fibrer bidrar också till att sänka kostnaden för tillverkning av FRC.
Några naturliga fibrer inkluderar bomull, halm, trä och spannmål.
Vilka är fördelarna med att använda fiberförstärkt betong
Att tillsätta olika fibrer till betong resulterar i olika fördelar. Fiberarmerad betong klassificeras baserat på den tillsatta fibern. De specifika fördelarna med fiberarmerad betong (FRC) beror på vilken typ av FRC som används.
Generellt sett är här fördelarna med några vanliga typer av fiberarmerad betong:
Glasfiberförstärkning
Glasfiberarmering ökar betongens strukturella hållfasthet utan att öka kostnaderna nämnvärt. Glas är ett av de billigaste fibermaterialen.
Denna typ av armering används för att förbättra betongkonstruktionens estetiska tilltal. De korta, diskreta fibrerna kan ses i betongkonstruktionen efter att den torkat.
Denna armeringsmetod ger draghållfasthet till alla områden, till skillnad från traditionell armering med stålstänger, där draghållfastheten är begränsad till stängernas riktning.
Stålfiberförstärkning
Stål ger den högsta strukturella hållfastheten i fiberarmerad betong.
Med tillsats av stålfibrer kräver betongen färre stålstångsarmeringar.
Fibrer ger större slagtålighet mot stötar och nötning.
Förbättrad töbeständighet och andra temperaturegenskaper hos byggnaden.
Minskar risken för sprickbildning genom att minska sprickornas bredd.
Polypropylenfibrer och nylonbetongförstärkning
Ger möjlighet att pumpa betongen över långa sträckor genom att öka kohesionsegenskaperna.
Förbättrar temperaturegenskaperna (t.ex. töbeständighet).
Förbättrar betongens duktilitet och minskar dess spröda egenskaper.
Vid brand är betongkonstruktioner med polypropenfibrer och nylonfibrer motståndskraftiga mot explosiv splittring.
Resulterar i hög slagtålighet och nötningsbeständighet.
Vilka är tillämpningarna av fiberförstärkt betong?
Vilken typ av FRC som används kan variera beroende på det specifika byggprojektet. Generellt sett använder de flesta anläggningsprojekt FRC. Till exempel:
Väggar
Golv
Dammar
Landningsbanor
Vägar
Betongrör
Broar
Lagervåningar
Brunnar
Tunnlar
Trottoarer
Hur får man tag på fiberarmerad betong?
Som ni vet vid det här laget är fiberarmerad betong inte bara en produkt. Det finns olika betonger med olika armeringstekniker som resulterar i specifika förbättrade egenskaper.
Det finns höghållfasta stålfibrer som förstärker betongrörets strukturella integritet. Dessutom erbjuder glasfiber och syntetiska fibermaterial måttlig hållfasthet men till ett lägre pris.
AV Daniel Arkin
Publiceringstid: 7 april 2023