Beton zbrojony włóknami jest betonem specjalnym. Jego charakterystyka dalece odbiega od właściwości betonu zwykłego. Optymalne wykorzystanie makrowłókien syntetycznych przynosi wymierne korzyści, a w wielu przypadkach umożliwia wręcz pokonanie ograniczeń tradycyjnie zbrojonego betonu. W niniejszym artykule zaprezentowano właściwości oraz podstawowe kierunki i sposoby użycia makrowłókien polimerowych CHRYSO®Fibre S.
Charakterystyka włókien CHRYSO®Fibre S
Włókna CHRYSO®Fibre S produkowane są z mieszaniny dwóch surowców syntetycznych: polipropylenu i polietylenu. O wyborze materiałów zdecydowała ich wysoka wytrzymałość na rozciąganie i odporność na korozję/działanie czynników chemicznych. Włókna występują w postaci pojedynczych, prostych elementów o długości zależnej od ich przeznaczenia.
Docelowy i optymalny z punktu widzenia właściwości fibrobetonu kształt włókna uzyskują w procesie wstępnego mieszania z kruszywem w czasie min. 30 s. Następuje wówczas fibrylacja (rozszczepienie) ich końcówek, co zwiększa powierzchnię kontaktową z zaczynem cementowym i decyduje o jednorodności kompozytu.
Praktyka stosowania
Producenci zarówno mieszanki fibrobetonu towarowego, jak i gotowych elementów z betonu zbrojonego włóknami dążą do optymalizacji cyklu ich wytwarzania. Stosowanie makrowłókien syntetycznych jest w tym przypadku zdecydowanie korzystniejsze niż makrowłókien stalowych.
Włókna CHRYSO®Fibre S pakowane są w wygodne w użyciu worki zawierające 1 kg tego materiału. Worki wrzuca się w całości na taśmę z kruszywem lub bezpośrednio do mieszalnika. Równoważne dozowanie jest przy tym kilkukrotnie niższe niż włókien stalowych. Zdecydowanie oszczędza się więc powierzchnię składowania i nakład pracy przy dozowaniu makrowłókien. Zmniejsza się zużycie mieszalników i środków transportu mieszanki betonowej.
Przewaga włókien CHRYSO®Fibre S ujawnia się także przy ocenie bezpieczeństwa ich użytkowników (minimalizacja ryzyka zranienia).
Rys. 1. Widok makrowłókien CHRYSO®Fibre S przed i po wymieszaniu ze składnikami mieszanki betonowej
Kierunek: beton towarowy
Głównym obszarem zainteresowania jest modyfikacja parametrów mechanicznych betonu. Podwyższenie wytrzymałości na zginanie (resztkowej, równoważnej) i redukcja skurczu umożliwiają ograniczenie przekroju lub eliminację siatek zbrojeniowych w elementach budownictwa ogólnego i przemysłowego: płytach stropowych i ściennych, posadzkach, słupach, fundamentach (płyty, ławy, stopy). Powyższej modyfikacji towarzyszy wzrost odporności elementów na działanie ognia. Wynika to z korzystnego zachowania się fibrobetonu z włóknami syntetycznymi w porównaniu do betonu z ciągłym lub rozproszonym zbrojeniem stalowym.
Wykorzystanie ciągliwości fibrobetonu, a więc przenoszenia znacznych obciążeń również po zarysowaniu, legło u podstaw nowych metod wymiarowania płyt. Wynika stąd coraz powszechniejsze wykorzystanie włókien CHRYSO®Fibre S40 i S50 w realizacjach posadzek przemysłowych oraz nawierzchni drogowych i lotniskowych. Zakres dozowania – uzależniony od układu obciążeń oraz wymiarów płyty fibrobetonowej – wynosi typowo 3–5 kg/m3 betonu.
Kierunek: prefabrykacja
Rozformowanie i transport elementów prefabrykowanych (głównie cienkościennych) stwarzają ryzyko ich uszkodzenia: ubytków, kruszenia naroży czy zarysowania. Dla ograniczenia lub eliminacji takich wad stosuje się najczęściej włókna CHRYSO®Fibre S50 w ilości 1–3 kg/m3.
Chemiczną odporność makrowłókien syntetycznych optymalnie wykorzystuje się w elementach eksploatowanych w środowisku agresywnym – studniach, rurach, elementach zbiorników, ścianach oporowych, palach. CHRYSO®Fibre S poważnie wydłuża okres ich użytkowania bez konserwacji i napraw.
Z kolei w elementach poddanych cyklicznemu oddziaływaniu mrozu, w tym w obecności środków odladzających (np. krawężniki i obrzeża), włókna CHRYSO®Fibre S wykazują pełną odporność korozyjną.
Kierunek: beton natryskowy
Technologia natryskiwania („shotcrete”) wymusza specyficzne właściwości mieszanki betonowej i betonu stwardniałego. Zastąpienie siatek zbrojeniowych lub stalowego zbrojenia rozproszonego makrowłóknami CHRYSO®Fibre S idealnie wpisuje się w te wymagania. Zależnie od uziarnienia kruszywa stosuje się włókna S25, S40 lub S50 w ilości 5–8 kg/m3. Główną zaletą takiego rozwiązania jest doskonała przyczepność do podłoża, niezależnie od pozycji natryskiwania, przy zachowaniu jednorodnej, ciągłej fazy włóknistej. Natomiast odporność korozyjna i chemiczna włókien deklasuje zbrojenie stalowe w najtrudniejszych warunkach eksploatacji betonu natryskowego.
Artykuł dostępny w całości na stronie www.inzynierbudownictwa.pl.
Literatura:
1. PN-EN 14845-1:2008 Metody badań włókien w betonie. Część 1: Betony wzorcowe
2. PN-EN 14845-2:2007 Metody badań włókien w betonie. Część 2: Efekt oddziaływania na beton
3. PN-EN 14889-2:2007 Włókna do betonu. Część 2: Włókna polimerowe. Definicje, wymagania i zgodność
Tab. 1. Podstawowe właściwości makrowłókien CHRYSO®Fibre S
|
Właściwość
|
Jednostka
|
CHRYSO®Fibre
|
|
|
S25
|
S40
|
||
|
Rodzaj polimeru
|
–
|
Mieszanka polipropylenu
i polietylenu |
|
|
Gęstość
|
g/dm3
|
0,92
|
|
|
Średnica zastępcza
|
mm
|
1,1
|
|
|
Długość
|
mm
|
25
|
40
|
|
Moduł sprężystości
|
kN/mm2
|
5
|
|
|
Wytrzymałość na rozciąganie
|
N/mm2
|
600
|
|
|
Temperatura zapłonu
|
°C
|
160
|
|
|
Temperatura topnienia
|
°C
|
590
|
|
Tab. 2. Przykład zastąpienia siatki zbrojeniowej włóknami CHRYSO®Fibre S;pojedyncza siatka umieszczona w środku przekroju płyty
|
|
Średnica prętów 6 mm
|
Średnica prętów 8 mm
|
||
|
Oczko siatki [mm]
|
100
|
200
|
100
|
200
|
|
Grubość płyty [mm]
|
Równoważne dozowanie CHRYSO®Fibre S50,
kg/m3 betonu |
|||
|
100
|
6,1
|
3,2
|
–
|
5,5
|
|
150
|
4,2
|
2,2
|
–
|
3,7
|
|
200
|
3,2
|
1,8
|
5,5
|
2,8
|
