Co to jest beton zbrojony włóknami, jak jest wytwarzany i gdzie jest stosowany

Ostatnio rozpowszechnił się nowy materiał kompozytowy, który jest wykorzystywany do budowy budynków przemysłowych, handlowych, rolniczych i mieszkalnych. Zaprawa cementowo-piaskowa z elementami wzmacniającymi nazywana jest betonem zbrojonym włóknami. Jako dodatek stosuje się włókna z polipropylenu, szkła, metalu czy bazaltu. 

Zawartość

• Dlaczego włókno jest potrzebne do betonu
• Odmiany włókien włóknistych
• Korzyści ze stosowania Fibrobetonu
• Technologia przygotowania siatki
• Zastosowanie błonnika i jego proporcje

Włókno sprawia, że ​​mieszanka jest plastyczna, dodając właściwości materiału nici: izolację cieplną i akustyczną, odporność na wahania temperatury, promieniowanie ultrafioletowe, kwasy, zasady i inne agresywne chemikalia. Dodatki zwiększają wytrzymałość betonu na rozciąganie i zginanie, przedłużają jego żywotność oraz chronią przed uszkodzeniami mechanicznymi. Beton zbrojony włóknami jest mniej podatny na skurcz i powstawanie mikropęknięć.

Dlaczego potrzebujemy włókna do betonu

Chociaż czysta zaprawa betonowa po stwardnieniu zmienia się w mocny materiał, ma wady:

• skłonny do pękania ze względu na niską wytrzymałość na rozciąganie i zginanie;
• roztwór złuszcza się po nałożeniu na powierzchnię;
• ograniczony okres użytkowania;
• brak plastyczności;
• wraz ze wzrostem obiektu architektonicznego jego wytrzymałość maleje;
• kurczy się po wyschnięciu.

Ze względu na te cechy materiału nie można było wykorzystać do niektórych prac budowlanych. Wzmocnienie konstrukcji stalowymi prętami lub siatkami dało pozytywny wynik, ale nie rozwiązało całości problemu. Eksperymenty z materiałami kompozytowymi poprawiły jakość produktów. Wynalezienie włókna polimerowego otworzyło nowe możliwości w budownictwie.

Odmiany włókien włóknistych

Dodatki wzmacniające różnią się składem:

• węgiel;
• szkło;
• bazalt;
• metal;
• poliolefina

Beton zbrojony włóknami z włóknem węglowym poprawia wydajność konstrukcji. Nici cięte są uzyskiwane z węgla przez obróbkę cieplną. Materiał nie boi się kwasów, zasad, korozji, wahań temperatury. Spośród wszystkich dodatków włókno węglowe wyróżnia się zwiększoną elastycznością. Jedynym minusem – włókna węglowe nie są tanie.

Włókno szklane jest produkowane na specjalnym sprzęcie poprzez rozciąganie szkła nieorganicznego. Właściwości dodatku i jego interakcja z mieszanką betonową zależą od związków chemicznych zawartych w surowcach oraz sposobu wytwarzania. Na ostateczną charakterystykę materiału ma wpływ długość, kształt i średnica włókien. Przy stosowaniu szkła brana jest pod uwagę zwiększona plastyczność i nietolerancja alkaliów.

Beton zbrojony włóknami bazaltowymi jest wytwarzany ze stopionego minerału. Surowce pochodzenia wulkanicznego trzykrotnie zwiększają wytrzymałość mieszanki cementowo-piaskowej. Nici chronią konstrukcję przed agresywnymi chemikaliami, przypalaniem i uszkodzeniami mechanicznymi. Bazalt służy do izolacji akustycznej i cieplnej. Materiał służy do budowy podłóg piwnic wieżowców, dużych obiektów specjalnych, płyt drogowych, fontann.

Włókna stalowe mogą być proste lub faliste. Gwinty są formowane ze stopionego metalu lub drutu ciętego mechanicznie. Elementy wzmacniające wzmacniają konstrukcję, zwiększając odporność na zużycie. Metal ten jest jednak podatny na korozję, słabo przylega do mieszanki betonowej i wielokrotnie zwiększa ciężar zaprawy. Włókna stalowe są często stosowane w połączeniu z klasycznymi prętami i siatkami.

Nici poliolefinowe są wycinane z folii polipropylenowej. Po zmieszaniu włókna tworzą trójwymiarową sieć, która wzmacnia beton. Włókno syntetyczne do betonu chroni powierzchnię przed agresywnym środowiskiem, zwiększa odporność na obciążenia mechaniczne.

Fibermix produkuje włókno polipropylenowe o różnych parametrach:

• ArmoTec – makrofibra o długości 14-55mm stosowana jest do nawierzchni drogowych, jastrychów przemysłowych, dużych konstrukcji;
• PolyMesh – nici 38 i 54 mm, które są dodawane do betonu zbrojonego włóknami fundamentu, tuneli, mostów;
• FiberMix – mikrowłókna o długości 2-18 mm dodaje się do zapraw, jastrychów i nawierzchni drogowych.

Syntetyczne dodatki poprawiają jakość składu betonu niskim kosztem. Polimery są dodawane do większości nowoczesnych obiektów z mieszanki cementowo-piaskowej.

Zalety stosowania betonu zbrojonego włóknami

Właściwości rozwiązania z domieszką materiału kompozytowego zależą bezpośrednio od przestrzegania technologii wytwarzania dodatku, jakości surowców, długości i średnicy uzyskiwanych nici. Jednak niezależnie od rodzaju włókien i proporcji mieszanki beton zbrojony włóknami ma podobne właściwości.

30% większa wytrzymałość na zginanie i rozciąganie. Włókno zmniejsza skurcz zaprawy o 70%, zapobiegając rozwarstwianiu, niszczeniu warstwy cementowo-piaskowej, powstawaniu spękań i odprysków. Odporność na uderzenia powierzchni jest zwiększona o 30%. Mikrowłókna są równomiernie rozmieszczone w całej objętości warstwy betonu, co daje lepszą wytrzymałość niż zastosowanie zbrojenia.

Materiał dodatkowy wpływa bezpośrednio na działanie betonu zbrojonego włóknami. Włókna wypełniają puste przestrzenie roztworu, zmniejszając jego higroskopijność. Konstrukcje betonowe nie boją się wilgoci, wahań temperatury, oblodzenia i rozmrażania powierzchni. Poprawione właściwości ogniotrwałe.

Zastosowanie włókna zmniejsza zużycie cementu, piasku i wody. Elementy zbrojeniowe dodawane są na etapie mieszania zaprawy, co przyspiesza proces betonowania. Nie ma potrzeby stosowania zbrojenia stalowego, jego transportu, przechowywania i montażu. Konstrukcje betonowe stają się cieńsze, przy jednoczesnym zachowaniu wytrzymałości, niezawodności i stabilności. Koszt budowy zmniejsza się o 35-40%. 

Włókno przedłuża żywotność powłoki lub produktu. Elementy betonowe i formy małej architektury dzięki dodatkowi włókien syntetycznych mają obniżoną wagę, co ułatwia transport i montaż.

Technologia przygotowania roztworów

Nitki wzmacniające miesza się z suchymi składnikami, stopniowo dodając wodę. Często włókno jest pokrywane małymi porcjami, mieszając mikserem. Drugi sposób na rozwiązanie – wprowadź nici do mleka cementowego, a następnie dodaj resztę składników.

Receptura zależy od przeznaczenia i rodzaju błonnika. Mieszanki budowlane są uzupełnione mikrowłóknem polipropylenowym o długości 2-3 mm. Wypełniacze są zagęszczane nitkami, co pozwala na równomierne rozprowadzenie materiału na powierzchni. Suche mieszanki wieloskładnikowe utożsamiane są z betonem zbrojonym włóknami ze względu na zawartość elementów wzmacniających z poliolefin.  

Do tynku dodaje się włókno włókniste o długości 4-6 mm, które pomaga wyrównać powierzchnię. Nici służą do produkcji drobnych wyrobów betonowych, cienkich jastrychów lub fundamentów. W garażach, parkingach, magazynach i obiektach przemysłowych występuje zwiększone obciążenie statyczne i dynamiczne podłogi. Aby wzmocnić powierzchnię, do wypełnienia jastrychu stosuje się włókno o długości 12-14 mm.

Nawierzchnie dróg i pasów startowych są narażone na regularne ciśnienie w oponach, wahania temperatury i ścieranie. Włókno polipropylenowe o długości 18-25 mm utrzymuje integralność powierzchni i przedłuża żywotność. Gwinty 25-55 mm stosowane są przy budowie mostów, konstrukcji hydrotechnicznych, elementów nośnych budynków mieszkalnych. Włókna długie poprawiają jakość torkretu, dlatego stosuje się je do wzmacniania sklepień tuneli, przejść podziemnych, kopalń.

Zastosowanie błonnika i jego proporcje

Do produkcji drobnych wyrobów, takich jak balustrady, figury ozdobne, elementy elewacji, skład roztworu uzupełnia się o 0,6 kg włókien syntetycznych na 1 m3. Jeśli konstrukcje mają dużo cienkich wystających części lub będą poddane agresywnym warunkom eksploatacji, udział nici zwiększa się do 0,9 kg.

Dekorację ścian suchymi mieszankami z dodatkami polimerowymi przeprowadza się w ilości 1,2 kg na 1 cu. Do wylewek mieszkaniowych i instalacji ogrzewania podłogowego wystarczy 0,9 kg. Przy budowie garaży zużyć 2 kg, układanie nawierzchni drogowych – 2,5 kg, lotniska i tereny przemysłowe – 4 kg. Obiekty stałe do kompleksu hydraulicznego lub chemicznego wykonuje się z dodatkiem od 2 do 14 kg włókien na 1 metr sześcienny.

Zastosowanie betonu zbrojonego włóknami nie ogranicza się do jastrychów, dróg i balustrad. Kompozycja z włóknami z różnych materiałów jest aktywnie wykorzystywana do budowy falochronów, zapór, zapór, układania kanałów do odprowadzania ścieków, układania basenów, zbiorników i systemów oczyszczania wody. Ławki, fontanny, sekcje ogrodzeń, misy do klombów odlewane są w formach. 

Nici bazaltowe są dodawane przy produkcji konstrukcji kolejowych, fundamentów i stropów. Włókno szklane służy do wykańczania budynków mieszkalnych i instalowania ekranów chroniących przed hałasem. Włókna stalowe są mieszane w podkładach, elementach studzienek, chodnikach i krawężnikach. Z polipropylenu uzyskuje się lekkie elementy i porowate betony. Beton komórkowy zbrojony włóknami charakteryzuje się niską wagą, przyjaznymi dla środowiska składnikami, trwałością i ekonomicznością. Materiał nie przewodzi ciepła, dlatego służy do izolacji termicznej. Niskie budynki mieszkalne budowane są z bloczków z betonu komórkowego.