Beton vyztužený vlákny je kompozitní materiál složený z vláknitého materiálu, který zvyšuje jeho strukturální integritu. Zahrnuje směsi cementu, malty nebo betonu a nespojitých, diskrétních, rovnoměrně rozptýlených vhodných vláken. Vlákna se v betonu obvykle používají k regulaci vzniku trhlin v důsledku plastického smršťování a smršťování při vysychání. Snižují také propustnost betonu, a tím omezují prosakování vody.

Výhody betonu vyztuženého vlákny

• Beton vyztužený vlákny může být užitečný tam, kde je žádoucí vysoká pevnost v tahu a omezení vzniku trhlin nebo kde nelze umístit běžnou výztuž
• Zlepšuje rázovou pevnost betonu, omezuje růst trhlin a vede k větší deformační kapacitě kompozitního materiálu
• Pro průmyslové projekty se používají makrosyntetická vlákna pro zlepšení trvanlivosti betonu. Tato vlákna jsou vyrobena ze syntetických materiálů, jsou dlouhá a silná a lze je použít jako náhradu prutové nebo tkaninové výztuže
• Přidání vláken do betonu zlepší jeho odolnost proti zmrazování a rozmrazování a pomůže udržet beton pevný a atraktivní po delší dobu.
• Zlepšuje soudržnost směsi, zlepšuje čerpatelnost na dlouhé vzdálenosti
• Zvyšuje odolnost proti plastickému smršťování během vytvrzování
• Minimalizuje požadavky na ocelovou výztuž
• Těsně kontroluje šířku trhlin, čímž zlepšuje trvanlivost
• Snižuje segregaci a výtok vody
• FRC, houževnatost je asi 10 až 40krát vyšší než u prostého betonu
• Přídavek vláken zvyšuje únavovou pevnost
• Vlákna zvyšují smykovou únosnost železobetonových nosníků

Různé typy betonu vyztuženého vlákny

Vlákna pro beton jsou k dispozici v různých velikostech a tvarech. Hlavními faktory ovlivňujícími charakteristiku betonu vyztuženého vlákny jsou poměr vody a cementu, procento vláken, průměr a délka vláken. Níže jsou uvedeny různé typy betonu vyztuženého vlákny, které se používají ve stavebnictví.

Beton vyztužený ocelovými vlákny

Ocelová vlákna jsou kovovou výztuží. Určité množství ocelových vláken v betonu může způsobit kvalitativní změny fyzikálních vlastností betonu. Může výrazně zvýšit odolnost proti praskání, nárazům, únavě a ohybu, houževnatost, trvanlivost a další. Pro zlepšení dlouhodobého chování, zvýšení pevnosti, houževnatosti a odolnosti proti namáhání se SFRC používá v konstrukcích, jako jsou podlahy, bytové domy, prefabrikáty, mosty, tunely, těžké vozovky a důlní díla. Typy ocelových vláken jsou definovány normou ASTM A820 takto: Typ I: drát tažený za studena, Typ II; řezaný plech, Typ III: extrahovaný taveninou, Typ IV: řezaný frézou a Typ V: modifikovaný drát tažený za studena

Beton vyztužený polypropylenovými vlákny (PFR)

Beton vyztužený polypropylenovými vlákny je také známý jako polypropylen nebo PP. Jedná se o syntetické vlákno, které se přeměňuje z propylenu a používá se v různých aplikacích. Tato vlákna se obvykle používají v betonu k regulaci vzniku trhlin v důsledku plastického smršťování a smršťování při vysychání. Snižují také propustnost betonu, a tím omezují prosakování vody. Polypropylenová vlákna patří do skupiny polyolefinů a jsou částečně krystalická a nepolární. Má podobné vlastnosti jako polyethylen, je však tvrdší a tepelně odolnější. Je to bílý robustní materiál s vysokou chemickou odolností. Polypropylen se vyrábí z plynného propylénu za přítomnosti katalyzátoru, například chloridu titaničitého. Polypropylenová vlákna vykazují dobré tepelně izolační vlastnosti a jsou vysoce odolná vůči kyselinám, zásadám a organickým rozpouštědlům.

Beton vyztužený skleněnými vlákny

Beton vyztužený skleněnými vlákny je materiál složený z mnoha extrémně jemných skleněných vláken. Skleněná vlákna mají zhruba srovnatelné mechanické vlastnosti s jinými vlákny, jako jsou polymery a uhlíková vlákna. Není sice tak tuhé jako uhlíková vlákna, ale při použití v kompozitech je mnohem levnější a podstatně méně křehké. Skleněná vlákna se proto používají jako výztužný prostředek pro mnoho polymerních výrobků; vytvářejí velmi pevný a relativně lehký kompozitní materiál vyztužený polymerními vlákny (FRP), nazývaný sklem vyztužený plast (GRP), lidově také „sklolaminát“. Tento materiál neobsahuje téměř žádný vzduch nebo plyn, je hustší a je mnohem horším tepelným izolantem než skelná vata.

Polyesterová vlákna

Polyesterová vlákna se používají v betonu vyztuženém vlákny pro průmyslové a skladové podlahy, dlažby a překlady a prefabrikáty. Polyesterová mikrovlákna a makrovlákna se v betonu používají k zajištění vyšší odolnosti proti vzniku plastických smršťovacích trhlin ve srovnání se svařovanou drátěnou tkaninou a ke zvýšení houževnatosti, respektive schopnosti zajistit strukturální únosnost při správném návrhu. Polyesterová mikrovlákna a makrovlákna se používají v betonu k zajištění vyšší odolnosti proti vzniku plastických smršťovacích trhlin ve srovnání se svařovanou drátěnou tkaninou a ke zvýšení houževnatosti a schopnosti zajistit strukturální únosnost při správném návrhu.

Uhlíková vlákna

Uhlíková vlákna jsou vlákna o průměru asi 5-10 mikrometrů složená převážně z atomů uhlíku. Uhlíková vlákna mají několik výhod, včetně vysoké tuhosti, vysoké pevnosti v tahu, nízké hmotnosti, vysoké chemické odolnosti, odolnosti vůči vysokým teplotám a nízké tepelné roztažnosti. Uhlíková vlákna se obvykle kombinují s jinými materiály a vytvářejí kompozit. Po napuštění plastickou pryskyřicí a vypálení vznikne polymer vyztužený uhlíkovými vlákny (často označovaný jako uhlíková vlákna), který má velmi vysoký poměr pevnosti k hmotnosti a je extrémně tuhý, i když poněkud křehký. Uhlíková vlákna se také kombinují s jinými materiály, například s grafitem, a vytvářejí uhlíkové kompozity vyztužené uhlíkovými vlákny, které mají velmi vysokou tepelnou odolnost.

Makrosyntetická vlákna

Makrosyntetická vlákna jsou vyrobena ze směsi polymerů a původně byla vyvinuta jako alternativa ocelových vláken v některých aplikacích. Zpočátku byla identifikována jako potenciální alternativa k ocelovým vláknům v stříkaném betonu, ale postupující výzkum a vývoj ukázal, že mají svou úlohu při navrhování a konstrukci základových desek a v celé řadě dalších aplikací. Jsou obzvláště vhodné pro zajištění jmenovité výztuže v agresivním prostředí, jako jsou námořní a pobřežní konstrukce, protože netrpí problémy se zabarvením a odlupováním, které mohou být důsledkem koroze oceli. Kromě toho, protože jsou nevodivá, byla použita při vývoji tramvají a lehkých železnic.

Mikrosyntetická vlákna

Mikrosyntetická vlákna poskytují oproti svařované drátěné výztuži vyšší odolnost proti vzniku trhlin z plastického smršťování, nejsou schopna poskytnout žádnou odolnost proti dalšímu otevírání šířky trhlin způsobenému smršťováním při vysychání, zatížením konstrukce nebo jinými formami namáhání. Tyto výrobky by však měly být pravidelně specifikovány v jakémkoli typu betonu, aby se zlepšila odolnost proti vzniku trhlin, ochrana proti výtlukům, odolnost proti mrazu a rozmrazování a zlepšila homogenita betonu při ukládání.

Přírodní vlákna

Přírodní vlákno je přímo získatelné z živočišného, rostlinného nebo minerálního zdroje a přeměnitelné na netkané textilie, jako je plsť nebo papír, nebo po spředení na přízi na tkaninu. Přírodní vlákno může být dále definováno jako aglomerace buněk, u nichž je průměr v porovnání s délkou zanedbatelný. Přestože příroda oplývá vláknitými materiály, zejména celulózovými typy, jako je bavlna, dřevo, obilí a sláma. Použití přírodních vláken při výrobě betonu se doporučuje, protože několik druhů těchto vláken je místně dostupných a je jich dostatek. Myšlenka použití těchto vláken ke zlepšení pevnosti a trvanlivosti křehkých materiálů není nová; sláma a koňské žíně se například používají k výrobě cihel a omítek. Přírodní vlákna jsou vhodná pro zpevnění betonu a v rozvojových zemích jsou snadno dostupná.

Celulózová vlákna

Celulózová vlákna se vyrábějí z etherů nebo esterů celulózy, které lze získat z kůry, dřeva nebo listů rostlin nebo jiného rostlinného materiálu. Kromě celulózy mohou vlákna obsahovat také hemicelulózu a lignin, přičemž různé procentuální zastoupení těchto složek mění mechanické vlastnosti vláken. Hlavní aplikace celulózových vláken jsou v textilním průmyslu, jako chemické filtry a jako kompozity vyztužené vlákny, vzhledem k jejich podobným vlastnostem jako u umělých vláken, jsou další možností pro biokompozity a polymerní kompozity.

Aplikace betonu vyztuženého vlákny

Aplikace betonu vyztuženého vlákny závisí na aplikátorovi a staviteli při využití statických a dynamických vlastností materiálu. Některé z oblastí jeho použití jsou-

• Dálnice
• Parkoviště pro letadla
• Podlahy
• Opláštění tunelů
• Stabilizace svahů
• Tenký plášť
• Stěny
• Trubky
• Šachty
• Šachtice
• Přehrady
• Hydraulická konstrukce
• Vyvýšené paluby
• Silnice
• Mosty
• Podlahy ve skladech

Závěr

Trvanlivost k estetice vláken-.vyztužený beton může vašemu projektu přinést další výhody. Beton vyztužený vlákny se rychle rozvíjí v celém stavebnictví od doby, kdy si stavební firmy a majitelé domů začali uvědomovat jeho mnohé výhody. Beton vyztužený vlákny si získává stále větší zájem betonářské komunity pro zkrácení doby výstavby a snížení nákladů na práci. Kromě otázek nákladů jsou pro stavbu nesmírně důležité otázky kvality a vláknobeton tyto požadavky také splňuje.