Włókno do betonu-odmiany, zalety i wady, cechy aplikacji

Treść artykułu:

• Odmiany włókien włóknistych do betonu
• Korzyści z zastosowania włókna polipropylenowego
• Pozytywne cechy i wady włókna stalowego
• Zalety i wady włókna bazaltowego
• Plusy i minusy włókna szklanego
• Zalecenia dotyczące stosowania włókien włóknistych
• Ile włókien dodaje się do roztworu
• 8 wskazówek dotyczących używania włókien do betonu
• Czy włókno może zastąpić tradycyjne zbrojenie?

Włókno do betonu jest dodatkiem wzmacniającym, który przekształca zwykłą zaprawę piaskowo-cementową w wysoką wytrzymałość, odporność na kurczenie się i nie jest podatna na mikropęknięcia. Porcję drobno posiekanych włókien wzmacniających wprowadza się do mieszanki cementowo-piaskowej na etapie przygotowywania roztworu roboczego. Charakterystyka betonu uzyskanego w ten sposób zależy od rodzaju włókna, długości, średnicy włókna i udziału masowego dodatku wzmacniającego do gotowego roztworu. Dlatego w dalszej części tekstu rozważymy główne odmiany włókna, ocenimy ich zalety i wady oraz przedstawimy zalecenia dotyczące stosowania każdego dodatku wzmacniającego do betonu.

Odmiany włókien włóknistych do betonu

Współcześni budowniczowie używają następujących rodzajów mikroarmatury do zbrojenia betonu:

• Włókno bazaltowe-w celu wzmocnienia jastrychów betonowych i produktów jednostkowych stosuje się włókno o średnicy 12-20 mikronów i długości od 3 do 30 mm.do produkcji takiego włókna konieczne jest podgrzanie skały magmowej do krawędzi plastyczności i przepchnięcie ciekłej masy przez matrycę filtracyjną — dysze przędzalnicze.
• Włókno szklane-do wzmacniania bloków z betonu komórkowego: pianobeton, polistyren, keramzyt, rzadziej jastrychy cementowo-piaskowe stosuje się posiekane włókno ze szkła zwykłego, borowego lub organicznego, o długości nici do 12-13 milimetrów. Tynk i szpachlówka są również wzmocnione tym materiałem.
• Włókno polimerowe do betonu jest zwykle wykonane z polipropylenu, rzadziej z poliamidu i włókna poliakrylonitrylowego, poprzez wytłaczanie stopionej masy przez matrycę o komórkach o średnicy od 0,012 do 0,78 mm.powstała nić jest cięta na segmenty o długości od 3 do 18 mm. Włókno polimerowe dodaje się do dowolnych zapraw cementowych, suchych mieszanek budowlanych, związków samopoziomujących w betonowych podłogach i jastrychach podłogowych (szczególnie włókno jest popularne w tynki, wyroby dekoracyjne i sztuczne.
• Drut stalowy-do wzmocnienia konstrukcji betonowych i monolitu stosuje się posiekane metalowe włókno o długości 1,5-6 centymetrów i średnicy 0,3-1,2 milimetra. Stalowe włókno kotwiące ma wygięte krawędzie, cięte z blachy ma szorstką teksturę, istnieje wariant włókna o Profilu falowym – wszystko to zwiększa przyczepność do betonu i zapobiega wyciąganiu. Taka mikroarmatura jest stosowana w betonowych podłogach przemysłowych, w konstrukcjach nośnych jako zbrojenie pomocnicze.

Mikroarmatura wzmacnia betony i wyroby żelbetowe. Włókno wprowadza się do gotowego roztworu roboczego lub suchej mieszanki piaskowo-cementowej. Dodatek ten jest stosowany zarówno w warunkach fabrycznych, jak i podczas przygotowywania zaprawy betonowej na placu budowy. Każdy rodzaj włókna ma swoje zalety, dlatego przed wyborem mikroarmatury należy ocenić ich zalety i wady.

Korzyści z zastosowania włókna polipropylenowego

Mikroarmatura polimerowa przynosi ważne korzyści produktom betonowym, do których należą:

• zwiększona żywotność-wprowadzenie mikroarmatury zwiększa mrozoodporność i właściwości hydroizolacyjne konstrukcji betonowych;
• zwiększenie charakterystyki wytrzymałościowej-włókno przyjmuje część obciążenia, zwiększając wytrzymałość na zginanie, ściskanie i skręcanie;
• niwelacja procesu skurczu-zmniejsza się do niewielkich rozmiarów, dzięki czemu włókna polipropylenowe mogą być stosowane nawet w produkcji dekoracji o złożonej fakturze;
• zmniejszenie zużycia zaprawy-mieszanina nie rozprzestrzenia się ani nie przenika przez szczeliny szalunkowe, co daje niewielkie oszczędności cementu, piasku i dodatków;
• zwiększona odporność na zużycie-utwardzona warstwa powierzchniowa ochroni jastrych lub ŻELBETY przed ścieraniem, odpryskami, pęknięciami operacyjnymi i innymi wadami.

Minusem mikroarmatury polimerowej można nazwać nieznacznym, w porównaniu ze stalą, włóknem szklanym i włóknem bazaltowym, wzrostem właściwości wytrzymałościowych konstrukcji betonowej na ściskanie. Dodatek wzmacniający na bazie polipropylenu zwiększa naturalny moduł sprężystości betonu tylko o 25%. Inne dodatki kilkakrotnie podnoszą ten wskaźnik.

Oprócz problemów z wytrzymałością włókna polimerowe mają jeszcze jedną wadę-niską przyczepność do matrycy cementowej, przez co Beton włóknisty traci pierwotną odporność na ścieranie i wysoką odporność na rozciąganie. Dlatego Budowniczowie wolą używać Włókno polipropylenowe tylko jako środek pomocniczy do dodatkowego (konstrukcyjnego) wzmocnienia. W konstrukcjach nośnych takie włókno dodaje się w mieszaninie ze standardowym wzmocnieniem konstrukcyjnym.

Pozytywne cechy i wady włókna stalowego

Mikroarmatura ze stali dzieli się na trzy grupy. Pierwsza obejmuje drut falisty, druga — płaską taśmę wygiętą falą, trzecia-prosty drut z wygiętymi końcami (Grupa kotwiąca). Bez względu na fakturę włókno stalowe gwarantuje Konstrukcje betonowe:

• zwiększona wytrzymałość na rozciąganie i zginanie-drut sam się obciąża, zmniejszając naprężenia w betonie;
• zmniejszenie liczby pęknięć skurczowych – podczas skurczu pęknięcie wejdzie w głąb betonu nie do pręta zbrojeniowego, ale zatrzyma się na drucie;
• zwiększona żywotność-zmniejszona skłonność do pękania i utwardzanie powierzchni chroni ŻELBETY i monolity przed odkształceniami termicznymi i ścieraniem.

Zbrojenie stalowe ma również wady. Po pierwsze, jest to duże zużycie włókien. Szybkość zużycia włókna niemetalicznego na kostkę betonu nie przekracza 1,5-2 kilogramów. Włókno stalowe ma inną sytuację. Aby wzmocnić lekko obciążone konstrukcje, musisz wydać co najmniej 20 kilogramów, a podczas wylewania ścian tunelu lub betonowej drogi potrzebujesz do 100-120 kilogramów drutu na kostkę betonu.

Drugą wadą mikroarmatury stalowej jest zwiększenie masy wzmocnionej konstrukcji. Na tle 1800-2500 kilogramów, a mianowicie tyle może ważyć kostka betonu, dodatek 20-150 kg włókna stalowego o gęstości około 7000 kg nie wygląda na znaczący, ale tak jest.

Zalety i wady włókna bazaltowego

Jako dodatek mikro-zbrojący włókno bazaltowe zaczęło być stosowane dopiero pod koniec XX wieku, wraz z pojawieniem się nowych technologii wytwarzania włókna ze skał magmowych. Firmy budowlane szybko doceniły perspektywy zastosowania tego dodatku w betonie, ponieważ włókno bazaltowe:

• zwiększono odporność monolitu na ścieranie, co czyniło go idealnym dodatkiem do jastrychu podłogowego;
• zwiększono odporność na odpryski i uderzenia;
• miał prawie taki sam współczynnik rozszerzalności cieplnej jak beton, co wykluczało pojawienie się pęknięć podczas pracy monolitu lub wyrobów sztucznych;
• zwiększono odporność na ciepło, izolacyjność akustyczną i zdolność do ekranowania promieniowania;
• zwiększyła wytrzymałość na rozciąganie prawie 5 razy i zwiększyła o 50% odporność na ściskanie;
• niwelował skutki powstawania mikropęknięć i muszli, co podniosło jakość pianobetonu, a także wyrobów sztucznych;
• skrócił 1,5 razy czas suszenia konstrukcji, zwiększając szybkość prac budowlanych.

Eksperci szacują, że trójwymiarowe wzmocnienie bazaltowym włóknem monolitu lub sztucznego produktu (odlewania) zwiększa żywotność konstrukcji betonowej o 2-3 razy. Jedyną wadą tej opcji jest tylko wysoki koszt mikroarmatury bazaltowej, której cena jest 2-2, 5 razy wyższa niż drutu stalowego. Jednak biorąc pod uwagę niską gęstość włókna mineralnego, 1,5 kilograma włókna bazaltowego na metr sześcienny betonu. Aby osiągnąć podobną jakość zbrojenia kostki betonowej, będziesz musiał wydać około 20 kilogramów drutu stalowego. Przy stosunku masy 1,5: 20 różnica w cenie między mikroarmaturą bazaltową i stalową nie wygląda szczególnie imponująco.

Plusy i minusy włókna szklanego

Do wzmocnienia betonu potrzebne jest specjalne włókno szklane, które jest odporne na alkaliczne środowisko roztworu roboczego. Firmy budowlane wolą wzmacniać sztuczne produkty, jastrychy podłogowe i ścienne e-szkłem na bazie cyrkonu lub włóknem marki VMP. Obie opcje gwarantują fibrobeton:

• Wysoka plastyczność-z włókna szklanego można wykonać Płytki dekoracyjne o złożonej fakturze, podstawę jastrychu samopoziomującego, rzeźbę ogrodową.
• Oszczędność na cemencie – po dodaniu włókna szklanego objętość cementu portlandzkiego w suchej mieszance można zmniejszyć o 15 procent, bez utraty właściwości wytrzymałościowych. Takie oszczędności wpłyną na ogólny kosztorys budowy.
• Zmniejszenie skutków skurczu roztworu podczas krzepnięcia-włókno szklane pochłania deformację pełzania i naprężenia skurczowe. Dzięki temu zwiększa się ogólna wytrzymałość strukturalna żelbetu lub monolitu.
• Niska skłonność do pękania – po wprowadzeniu do roztworu wzmacniającego włókna szklanego w monolicie i żelbecie zwiększa się mrozoodporność i zwiększa się wodoodporność. Ochrona przed mikropęknięciami wpływa na ogólną żywotność betonu z włókna szklanego.

Wprowadzenie włókna szklanego do zapraw jastrychowych niweluje odkształcenia temperaturowe w strukturze ciepłej podłogi i zwiększa odporność na obciążenia eksploatacyjne. W mieszankach handlowych taka mikroarmatura ma pozytywny wpływ na charakterystykę pracy zamrożonego monolitu. W tynkach zwiększa wytrzymałość na uderzenia i odporność na wilgoć. W prefabrykowanych betonach włókno szklane gwarantuje integralność monolitu podczas usuwania szalunku, chroniąc odlew przed odpryskami w rogach i powierzchniach.

Wady technologii zbrojenia betonu włóknem szklanym obejmują wysoki koszt odpornego na alkalia włókna szklanego i selektywność stosowania takiego zbrojenia. Do betonu nie nadaje się zwykłe szkło glinowo-borokrzemianowe. Środowisko alkaliczne roztworu roboczego przyjmuje tylko włókna, biorąc pod uwagę cyrkon. Jeśli popełnisz błąd przy wyborze włókna szklanego, żywotność betonu włóknistego zostanie zmniejszona o rząd wielkości.

Zalecenia dotyczące stosowania włókien włóknistych

Do wzmocnienia podłogi w miejscach przemysłowych stosuje się włókno niemetaliczne o średnicy od 12 do 40 mikronów. Włókno o podobnym przekroju wprowadza się do porowatych betonów. Najcieńsze włókna o średnicy do 3 mikronów i długości 1,5-2 mm wprowadza się do płynnej tapety, zapobiegając pękaniu po wyschnięciu. Do płyt chodnikowych i innych sztucznych wyrobów wprowadza się mikroarmaturę o przekroju 620 µm i długości 312 mm. w cieple podłogi i włókna żelbetowe 3070 µm, Długości 1218 mm. suche mieszanki budowlane wzmacniane są włóknem o średnicy 2030 µm, długości od 3 do 12 mm.

Długość włókna zależy od obciążenia. Drobno posiekana mikroarmatura o długości do 12 mm służy do skalowania odporności na rozciąganie na skręcanie lub zginanie, ale Beton zachowuje podstawową kruchość. Zmiana tej sytuacji może zmienić się na włókno o długości 20-50 mm, co zwiększa elastyczność gotowego produktu lub jastrychu. Alternatywnie-zbrojenie kombinowane-na przykład 20 kg włókna stalowego + 600 gramów polipropylenu rozwiązuje problem zbrojenia podłóg betonowych przy niewielkim obciążeniu statycznym.

Do zwalczania pęknięć skurczowych i temperaturowych stosuje się różne rodzaje włókien włóknistych. Jeśli zwykła siatka wzmacniająca zmniejsza liczbę pęknięć o 6%, wówczas włókno metalowe zwiększa ten wskaźnik do 25%. Włókno polimerowe najlepiej walczy z pęknięciami, co zmniejsza ich objętość o 90%.

Zwiększenie zalecanego zużycia (kg/m3) o połowę nadaje konstrukcji betonowej odporność na trzęsienia ziemi, a także zupełnie inne wskaźniki odporności na ciepło i izolację akustyczną. Zwiększone zużycie zmniejsza skurcz i zwiększa nośność betonu zbrojonego, ale nadmierne zużycie drogiego włókna zwiększa koszt monolitu lub produktów jednostkowych, dlatego w większości przypadków Budowniczowie koncentrują się wyłącznie na zużyciu włókna lub drutu, które zależy od rodzaju zbrojenia.

Ile włókien dodaje się do roztworu

W budownictwie przyjęto następujące normy zużycia mikroarmatury dowolnego typu:

W przypadku jastrychu przemysłowego, który jest wylewany w magazynach, warsztatach, garażach i podobnych lokalizacjach, szybkość zużycia włókien niemetalicznych waha się od 0,6 do 1,5 kilograma, w zależności od rodzaju włókna. Podobne stawki zużycia są odpowiednie dla jastrychu ciepłej podłogi. Zwiększenie wytrzymałości powierzchni w celu ochrony przed pęknięciami i odkształceniami termicznymi zapewnia 0,9-1,0 kilograma włókna. Do betonu komórkowego dodaje się 0,6 kg na kostkę, tyle samo wstrzykuje się do płynnej tapety i płyt chodnikowych. Do kitu i tynku dodaje się kilogram włókna. Zużycie włókna stalowego jest wyższe o rząd wielkości.

Dodanie porcji mikroarmatury do roztworu odbywa się:

• na etapie przygotowania suchej mieszanki, gdy piasek i cement wlewa się do betoniarki, do której dodaje się włókno wzmacniające, wodę i kruszony kamień lub żwir;
• wraz z wodą, gdy włókno jest zwilżone i wstrzykiwane do suchej mieszanki piaskowo-cementowej;
• na etapie mieszania roztworu roboczego, gdy woda zamieniła suchy piasek i cement w jednorodną, plastyczną masę.

Aby równomiernie rozprowadzić włókna w roztworze roboczym, należy wydłużyć czas mieszania betonu. Aby beton nie zaczął wiązać się podczas mieszania, dodaje się do niego plastyfikatory, które hamują procesy tworzenia się kamienia cementowego. Maksymalne wartości charakterystyk roboczych monolitu lub żelbetu są możliwe tylko wtedy, gdy mikroarmatura jest rozprowadzana w całej objętości mieszanki roboczej, dlatego każdy Betoniarz ma własne metody obchodzenia się z tym dodatkiem.

8 wskazówek dotyczących używania włókien do betonu

1. Średnica, długość i rodzaj włókna są wybierane zgodnie z przeznaczeniem roztworu roboczego, który jest wzmocniony podobną mikroarmaturą. Nie możesz kupić worka z włóknem i wlać go do dowolnego wypełnienia.
2. Połączona mikroarmatura daje znacznie lepsze wyniki, szczególnie pod względem poprawy charakterystyki wytrzymałości i nośności. Na przykład nić polipropylenowa i stalowa w parze działają znacznie lepiej niż osobno. W końcu te odmiany mikroarmatury kompensują własne zalety swoich wad.
3. Niezależnie od momentu wprowadzenia włókna do betonu, Betoniarka musi mieszać piasek, cement i włókno przez 8-15 minut. Wymóg ten dotyczy nawet suchej mieszanki.
4. Mikroarmaturę wstrzykuje się do suchej mieszanki lub roztworu w małych porcjach. Jeśli za jednym zamachem wlejesz całą zalecaną objętość do betoniarki, włókna zapadną się w jedną kulę, naruszając jednolitość zbrojenia monolitu lub sztucznego produktu.
5. Klasyczna proporcja włókna i betonu to kilogram na metr sześcienny, ale wagę światłowodu można zmniejszyć za pomocą plastyfikatorów lub zwiększyć, osiągając wysoką odporność sejsmiczną i mrozoodporność.
6. Aby rozprowadzić włókno w zaprawie tynkarskiej, nie można użyć Betoniarki, ale zwykłego miksera budowlanego. Podobnie jest w przypadku przygotowania małej porcji.
7. Włókno zmniejsza płynność pomimo wprowadzonych plastyfikatorów, dlatego beton zbrojony należy zużyć natychmiast po wymieszaniu.
8. Beton włóknisty osiąga wytrzymałość projektową w ciągu 14 dni, ale już piątego dnia od przygotowania roztworu jastrych lub sztuczny produkt można stosować zgodnie z przeznaczeniem.

Czy włókno może zastąpić tradycyjne zbrojenie?

Wysoka wytrzymałość betonu włóknistego pozwala mówić o całkowitym zastąpieniu klasycznego zbrojenia włóknem. Jednak włókno można nazwać tylko teoretycznym konkurentem zbrojenia stalowego lub z włókna szklanego. W końcu żaden budowniczy nie zaryzykuje oceny równomierności rozkładu mikroarmatury w całej objętości konstrukcji betonowej. Ponadto nierównomierny rozkład jest charakterystyczny dla lekkiego włókna polipropylenowego i drutu stalowego.

Ze względu na problemy z równomiernością dystrybucji fibrobetony nie mogą konkurować z konstrukcjami żelbetowymi, które przyjmują obciążenie nośne. Fundamenty, belki nośne i kolumny, a także płyty podłogowe nie są wykonane z betonu wzmocnionego tylko mikroarmaturą. W tym przypadku Budowniczowie zwracają się do tradycyjnego zbrojenia, którego właściwości wytrzymałościowe można obliczyć z dużą dokładnością.

W obciążonych konstrukcjach włókno jest dozwolone tylko jako dodatek, który zwiększa plastyczność, zmniejsza odkształcenia skurczowe i skłonność do pękania. Jednak w segmencie produktów nieobciążonych mikroarmatura stanowi poważną konkurencję dla klasycznego zbrojenia.

Całkowite wypieranie klasycznego zbrojenia włóknem jest uzasadnione podczas wylewania rzeźb ogrodowych, płyt dekoracyjnych lub chodnikowych, ścieżek ogrodowych, krawężników, wejść do garażu, dróg o niskiej przepustowości. Takie wzmocnienie jest dozwolone podczas budowy przemysłowej i ciepłej podłogi, a także jako jastrychy wzmacniające zużytą podłogę magazynu, parkingu, warsztatu lub garażu.

Dodatkowe artykuły na ten temat:

Beton włóknisty na fundament wiejskiego domu Włókno szklane do elewacji: produkcja, charakterystyka, skład Włókno szklane: klasyfikacja, charakterystyka i technologia produkcji Włókno do betonu: drobiazg, a wzmacnia