Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2019 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Współczesne niemetaliczne zbrojenia rozproszone stosowane w konstrukcjach betonowych

Contemporary non-metallic fibre reinforcement used in concrete structures
FOT. 1. Makrowłókna polimerowe
FOT. 1. Makrowłókna polimerowe
Fot. Bautech [31]

W ciągu ostatnich trzech dekad obserwuje się bardzo szybki rozwój technologii związanych z betonem. Z prostego i wszechstronnego materiału konstrukcyjnego stał się on materiałem wysokowartościowym (High Performance Concrete), który można dostosować do konkretnych zastosowań zgodnie z postawionymi wymaganiami.

Szybki rozwój m.in. superplastyfikatorów, domieszek, dodatków i metod projektowania betonu pozwolił na polepszenie się urabialności – beton samozagęszczalny (Self-Compacting Concrete), zmniejszenie masy – beton lekki (Lightweight Concrete) czy wzrost wytrzymałości na ściskanie – beton wysokowytrzymałościowy (High Strenght Concrete). Należy jednak pamiętać, że wraz ze wzrostem wytrzymałości beton staje się materiałem bardziej kruchym, który nie pracuje w zakresie plastycznym.

W celu uniknięcia kruchego pękania, polepszenia właściwości mechanicznych oraz fizycznych możliwe jest dodanie do mieszanki betonowej włókien. W ten sposób powstaje fibrobeton (Fibre Reinforced Concrete), czyli kompozyt cementowy ze zbrojeniem rozproszonym w postaci włókien stalowych, polimerowych, polipropylenowych, szklanych, węglowych i innych [1]. W niniejszym artykule przedstawiono wpływ rozproszonego zbrojenia niemetalicznego na właściwości betonu.

Rodzaje włókien niemetalicznych

Charakteryzując włókna zbrojenia rozproszonego, należy zwrócić uwagę na:

  • materiał,
  • kształt,
  • wymiary (długość l, średnicę d i smukłość l/d),
  • objętość w mieszance betonowej Vf.

Efektywność włókien zależy głównie od powyższych parametrów, a także od ich przyczepności do stwardniałego zaczynu cementowego [2]. W celu zwiększenia powierzchni kontaktowej z zaczynem włókna mają falisty kształt lub są fibrylowane (podczas mieszania dochodzi do rozszczepienia ich końcówek).

Ze względu na materiał, z którego są wykonane, włókna do modyfikacji betonu można podzielić na metaliczne i niemetaliczne. Do tych pierwszych zaliczamy na przykład włókna stalowe, grupa druga jest natomiast bardzo zróżnicowana. Należą do niej: włókna syntetyczne (polimerowe, polipropylenowe), szklane, węglowe, bazaltowe i naturalne.

Włókna do zbrojenia betonu dzieli się ponadto na makrowłókna i mikrowłókna. Różnią się one przede wszystkim długością, ale również funkcją, jaką spełniają w betonie.

RYS. 1. Wpływ mikrowłókien na mostkowanie mikropęknięć i zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie. Objaśnienia: 1 – makrowłókno, 2 – mikropęknięcie, 3 – mikrowłókna mostkują mikropęknięcia; rys.: [3] RYS. 2. Wpływ makrowłókien na mostkowanie makropęknięć i wzrost ciągliwości. Objaśnienia: 1 – makropęknięcie, 2 – makrowłókna mostkują makropęknięcie; rys.: [3]
RYS. 1. Wpływ mikrowłókien na mostkowanie mikropęknięć i zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie. Objaśnienia: 1 – makrowłókno, 2 – mikropęknięcie, 3 – mikrowłókna mostkują mikropęknięcia; rys.: [3]
RYS. 2. Wpływ makrowłókien na mostkowanie makropęknięć
i wzrost ciągliwości. Objaśnienia– makropęknięcie, – makrowłókna mostkują makropęknięcie; rys.: [3]

Makrowłókna nazywane są czasami włóknami konstrukcyjnymi, ponieważ mogą zastępować tradycyjne zbrojenie w postaci prętów stalowych. Mają zatem zdolność do przenoszenia obciążeń działających na konstrukcję. Zaletą stosowania fibrobetonu jest więc oszczędność czasu potrzebnego do wykonania zbrojenia stalowego, a tym samym kosztów realizacji inwestycji. Zazwyczaj długość makrowłókien waha się od 30 do 50 mm.

Mikrowłókna są krótsze i nie pełnią funkcji nośnej. Minimalizują skurcz plastyczny i ograniczają powstawanie rys w betonie. Pomagają zatem poprawić trwałość konstrukcji i zmniejszyć koszty jej utrzymania.

Ideę łączenia w mieszance betonowej włókien krótszych i dłuższych (Hybrid-Fibre Reinforced Concrete) pokazano na RYS. 1 i RYS. 2.

Mikrowłókna mostkują mikropęknięcia, kiedy te pojawiają się w betonie. Są bardziej efektywne od makrowłókien, ponieważ przy tej samej objętości ich liczba jest większa. W związku z tym już w początkowej fazie rozciągania zwiększa się wytrzymałość betonu.

RYS. 3. Wpływ zawartości makrowłókien syntetycznych na wytrzymałość na ściskanie; rys.: [4]
RYS. 3. Wpływ zawartości makrowłókien syntetycznych na wytrzymałość na ściskanie; rys.: [4]

Kiedy dojdzie do połączenia się mikropęknięć i powstania makropękniecia włókna dłuższe włączają się do współpracy i zaczynają przeciwdziałać zwiększaniu się rysy. W ten sposób, mimo ciągle zwiększających się odkształceń, beton jest w stanie przenosić znaczące obciążenie, polepsza się zatem ciągliwość betonu [3].

Efektywność łączenia tych dwóch rodzajów włókien potwierdzono m.in. w badaniach [4], gdzie po dodaniu mikrowłókien do mieszanki betonowej z makrowłóknami poprawiła się wytrzymałość na ściskanie (RYS. 3), rozciąganie i zginanie oraz rysoodporność.

Tosun-Felekoglu i in. w swoich badaniach [5] udowodnili, że dzięki mieszance typów włókien możliwe jest uzyskanie betonu o lepszej wytrzymałości na zginanie i zwiększonej udarności. Z kolei w pracy Silvy i in. [6] zanotowano wzrost wytrzymałości na ściskanie i zginanie.

Czytaj też: Fibrobeton jako materiał konstrukcyjny >>>

O czym przeczytasz w artykule?Abstrakt

Rodzaje i właściwości niemetalicznych włókien

Wókna polimerowe

Włókna polipropylenowe

Włókna szklane

Włókna węglowe

Wpływ włókien na parametry betonu

Fibrobeton jest to kompozyt cementowy ze zbrojeniem rozproszonym w postaci włókien metalicznych bądź niemetalicznych. Ze względu na długość rozróżnia się mikro- i makrowłókna. Włókna dłuższe mają zdolność przenoszenia obciążeń działających na konstrukcje, dzięki czemu mogą pełnić funkcję konstrukcyjną, a tym samym zastępować tradycyjne zbrojenie prętowe. Włókna krótsze, w wyniku ich dużej liczby nawet przy małym dozowaniu, są o wiele bardziej efektywne w wiązaniu mikropęknięć i ograniczaniu powstawania rys skurczowych. Popularna jest także idea łączenia mikro- i makrowłókien.
W zależności od rodzaju i objętości włókien w mieszance betonowej zmieniają się jej właściwości reologiczne. Dodanie zbrojenia rozproszonego do betonu może skutkować koniecznością zmodyfikowania jego kompozycji, gdyż najprawdopodobniej dojdzie do pogorszenia urabialności mieszanki.
Zastosowanie włókien ma szczególnie pozytywny wpływ na ograniczenie skurczu plastycznego, a również zwiększenie udarności oraz mrozoodporności. Fibrobeton stosuje się głównie do produkcji posadzek przemysłowych, nawierzchni komunikacyjnych, elementów elewacyjnych, a także obudów tuneli, deskowań, elementów małej architektury oraz jako beton natryskowy.
W artykule opisano właściwości niemetalicznych włókien polimerowych, polipropylenowych, szklanych i węglowych. Dodatkowo omówiono wpływ obecności włókien na właściwości fizyczne i mechaniczne fibrobetonu.

Contemporary non-metallic fibre reinforcement used in concrete structures.

Fibre reinforced concrete is a cementious composite material with a distributed reinforcement in form of metallic or nonmetallic fibres. In terms of length, micro- and macrofibres are distinguished. Longer fibres have the ability to transfer loads acting on the structure. They can perform a structural function and thus replace traditional bar reinforcement. Shorter fibres, present in large numbers, even in small dosage, are much more effective in bridging microcracks and limiting shrinkage cracks.
The idea of combining micro- and macrofibres is also gaining popularity. Rheological properties change according to the type and volume of fibres in the concrete mix. Namely, adding fibres may require modification of mixture composition, as its workability decreases.
The use of fibres has a particularly positive effect on reducing plastic shrinkage, as well as on increasing impact strength and frost resistance. Fibre reinforced concrete is mainly used for production of industrial floors, communication surfaces, facade elements, as well as tunnel cladding, formworks, landscaping elements and as a shotcrete.
The article describes the properties of non-metallic polymer, polypropylene, glass and carbon fibres. Additionally, the influence of fibre presence on physical and mechanical properties of concrete is discussed.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 5/2020

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Wybierz najlepszy materiał do ociepleń »


Czym różnią się materiały do izolacji poszczególnych elementów budynku? ZOBACZ »


Poznaj sposoby izolacji dachu płaskiego »

Jak wykonać ocieplenie w systemie ETICS?

Jaki materiał zastosować na dachu płaskim, zielonym, odwróconym, a jak na dachu pokrytym wcześniej papą termozgrzewalną?
czytaj dalej »

W przypadku budynków istniejących należy dokładnie sprawdzić jakość... czytaj dalej »

Uzyskaj tytuł mgr. inż. i uprawnienia budowlane!


Wiedza i umiejętności praktyczne zdobyte podczas studiów drugiego stopnia... ZOBACZ »


Jak zabezpieczyć budynek przed drganiami?

Skuteczna ochrona przed wilgocią »

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających klientów. czytaj dalej » W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i... czytaj dalej »

Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr...  czytaj dalej »


Na czym polegają prace uszczelniające?

Wszystko o izolacji instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych »

Prace uszczelniające mają na celu odcięcie niebezpiecznych materiałów, substancji lub po prostu... czytaj dalej » Produkty przeznaczone do instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych, jak i... czytaj dalej »

Chemia budowlana - porady ekspertów »


Masz wątpliwości i pytania jak rozwiązać Twój problem techniczny? Dobierz stosowną technologię do Twoich potrzeb... ZOBACZ »


Czego użyć do izolacji dachu?

Czym ocieplić piwnicę lub garaż?

Rozwiązaniem, które zapewnia optymalne zaizolowanie są... czytaj dalej » Izolacja stropów nad garażami podziemnymi musi spełniać wysokie wymagania akustyczne, cieplne i przeciwpożarowe... czytaj dalej »

Malowanie kafli krok po kroku »


Malowanie kafli to wciąż mało popularny sposób zmiany wystroju wnętrza... ZOBACZ »


Co warto wiedzieć o systemach natryskowych?

Jak zabezpieczyć budynek przed wilgocią?

Budynek ocieplony pianką jest szczelny akustycznie a przede wszystkim...
czytaj dalej »

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury. czytaj dalej »

Planujesz wymianę dachu? Sprawdź »


Dzięki lekkości dachówek nie ma potrzeby wzmacniania Twojej starej struktury dachowej. W niektórych przypadkach jest nawet... ZOBACZ »


Elewacja, która wygląda jak drewno, marmur czy kamień »

Szukasz pomysłu na wykończenie elewacji? Sprawdź

Ładna fasada stanowi wizerunek budynku. Estetyczny wygląd elewacji często...
czytaj dalej »

Tynki cienkowarstwowe tworzą ochronno-dekoracyjną zewnętrzną warstwę o wysokiej odporności na... czytaj dalej »

Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
7/8/2020

Aktualny numer:

Izolacje 7/8/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Tarasy wentylowane
  • - Zastosowanie kruszyw lekkich
Zobacz szczegóły
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Flowcrete Polska Sp. z o.o.
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Jesteśmy producentem i dystrybutorem materiałów do wykonywania bezspoinowch posadzek żywicznych -...
Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Trudno wyobrazić sobie nowoczesny dom bez jego wizytówki, czyli balkonu lub tarasu. Elementy te stanowią dodatkową powierzchnię, która pozwala na chwilę oddechu na...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.