A szálerősítésű beton egy szálas anyagból álló kompozit anyag, amely növeli a szerkezeti integritását. Tartalmaz cement, habarcs vagy beton és diszkontinuus, diszkrét, egyenletesen eloszlatott, alkalmas szálak keverékét. A szálakat általában a betonban a plasztikus zsugorodás és a száradási zsugorodás miatti repedések szabályozására használják. Csökkentik továbbá a beton áteresztőképességét, és ezáltal csökkentik a víz elvezetését.

A szálerősítésű beton előnyei

• A szálerősítésű beton hasznos lehet ott, ahol nagy szakítószilárdság és csökkentett repedezettség kívánatos, vagy ahol hagyományos erősítés nem helyezhető el
• Javítja a beton ütésállóságát, korlátozza a repedésnövekedést és a kompozit anyag nagyobb terhelhetőségéhez vezet
• Az ipari projekteknél makroszintetikus szálakat használnak a beton tartósságának javítására. Ezek a szintetikus anyagokból készült szálak hosszúak és vastagok, és a rúd- vagy szöveterősítés helyettesítésére használhatók
• A szálak hozzáadása a betonhoz javítja annak fagyás-olvadásállóságát, és segít megtartani a beton szilárdságát és vonzerejét hosszabb ideig.
• Növeli a keverék kohézióját, javítja a hosszútávú szivattyúzhatóságot
• Növeli a műanyag zsugorodással szembeni ellenállást a kikeményedés során
• Minimalizálja az acélbetonozási igényeket
• A repedésszélességet szorosan szabályozza, ezáltal javítja a tartósságot
• csökkenti a szegregációt és a szivárgó vizet
• FRC, szívóssága körülbelül 10-40-szerese a sima betonénak
• A szálak hozzáadása növeli a fáradási szilárdságot
• A szálak növelik a vasbeton gerendák nyírószilárdságát

A szálerősítésű beton különböző típusai

A betonhoz használt szálak különböző méretben és formában állnak rendelkezésre. A szálerősítésű beton jellemzőit befolyásoló legfontosabb tényezők a víz-cement arány, a szálak százalékos aránya, a szálak átmérője és hossza. Az alábbiakban az építőiparban használt különböző szálerősítésű betontípusokat adjuk meg.

Acélszálerősítésű beton

Az acélszál egy fémerősítés. A betonban lévő bizonyos mennyiségű acélszál minőségi változásokat okozhat a beton fizikai tulajdonságaiban. Nagymértékben növelheti a repedéssel, ütéssel, fáradással és hajlítással szembeni ellenállást, a szakítószilárdságot, a tartósságot és egyebeket. A hosszú távú viselkedés javítása, a szilárdság, a szívósság és a feszültségállóság fokozása érdekében az SFRC-t olyan szerkezetekben használják, mint a padlóburkolatok, a lakások, az előregyártott elemek, a hidak, az alagútépítés, a nagy teherbírású járdák és a bányászat. Az acélszálak típusait az ASTM A820 határozza meg: I. típus: hidegen húzott huzal, II. típus; vágott lemez, III. típus: olvadék-kivont, IV. típus: malomvágott és V. típus: módosított hidegen húzott huzal

Polipropilén szálerősítésű (PFR) beton

A polipropilén szálerősítésű beton polipropilén vagy PP néven is ismert. Ez egy szintetikus szál, amelyet propilénből alakítanak át, és számos alkalmazásban használják. Ezeket a szálakat általában a betonban használják a plasztikus zsugorodás és a száradási zsugorodás miatti repedések szabályozására. Emellett csökkentik a beton áteresztőképességét, és ezáltal a víz elvezetését. A polipropilén szál a poliolefinek csoportjába tartozik, részben kristályos és nem poláris. Hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, mint a polietilén, de keményebb és hőállóbb. Fehér színű, robosztus anyag, amely nagyfokú vegyi ellenállással rendelkezik. A polipropilént propiléngázból állítják elő katalizátor, például titán-klorid jelenlétében. A polipropilénszál jó hőszigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, és rendkívül ellenálló a savakkal, lúgokkal és szerves oldószerekkel szemben.

Üvegszálas beton

Az üvegszálas beton számos rendkívül finom üvegszálból álló anyag. Az üvegszál nagyjából hasonló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint más szálak, például a polimerek és a szénszálak. Bár nem olyan merev, mint a szénszál, sokkal olcsóbb és jelentősen kevésbé törékeny, ha kompozitokban használják. Az üvegszálakat ezért számos polimertermék erősítőanyagaként használják; egy nagyon erős és viszonylag könnyű szálerősítésű polimer (FRP) kompozit anyag, az üvegszálerősítésű műanyag (GRP), más néven “üvegszál” kialakításához. Ez az anyag kevés levegőt vagy gázt tartalmaz, sűrűbb és sokkal rosszabb hőszigetelő, mint az üveggyapot.

Poliészterszálak

A poliészterszálakat szálerősítésű betonban használják ipari és raktárpadlók, járdák és burkolatok, valamint előregyártott termékek esetében. A poliészter mikro- és makroszálakat azért használják a betonban, hogy a hegesztett huzalszövethez képest jobb ellenállást biztosítsanak a képlékeny zsugorodási repedések kialakulásával szemben, illetve hogy megfelelő tervezés esetén fokozzák a szívósságot és a szerkezeti teherbíró képességet. A poliészter mikro- és makroszálakat betonban használják, hogy a hegesztett huzalszövettel szemben jobb ellenállást biztosítsanak a képlékeny zsugorodási repedések kialakulásával szemben, valamint hogy megfelelő tervezés esetén fokozzák a szívósságot és a szerkezeti teherbírást.

Szénszálak

A szénszálak körülbelül 5-10 mikrométer átmérőjű, főként szénatomokból álló szálak. A szénszálak számos előnnyel rendelkeznek, többek között nagy merevséggel, nagy szakítószilárdsággal, kis tömeggel, nagy kémiai ellenállással, magas hőmérséklettűréssel és alacsony hőtágulással. A szénszálakat általában más anyagokkal kombinálják, hogy kompozitot alkossanak. Ha műanyag gyantával impregnálják és kiégetik, szénszál-erősítésű polimer (gyakran szénszálnak nevezik) keletkezik, amelynek nagyon nagy a szilárdság/tömeg aránya, és rendkívül merev, bár kissé törékeny. A szénszálakat más anyagokkal, például grafittal is összeillesztik, hogy megerősített szénszálas kompozitokat alkossanak, amelyek nagyon nagy hőtűréssel rendelkeznek.

Makroszintetikus szálak

A makroszintetikus szálak polimerek keverékéből készülnek, és eredetileg azért fejlesztették ki őket, hogy bizonyos alkalmazásokban az acélszálak alternatívájaként szolgáljanak. Kezdetben az acélszálak potenciális alternatívájaként azonosították őket a szórt betonban, de a növekvő kutatás és fejlesztés megmutatta, hogy szerepük van a talajra támasztott födémek tervezésében és kivitelezésében, valamint számos más alkalmazásban. Különösen alkalmasak névleges megerősítés biztosítására agresszív környezetben, például tengeri és tengerparti szerkezetekben, mivel nem szenvednek az acél korróziójából adódó elszíneződés és lepattogzás problémáitól. Emellett, mivel nem vezetnek, villamos- és kisvasúti fejlesztéseknél is alkalmazták őket.

Mikro-szintetikus szálak

A mikro-szintetikus szálak a hegesztett huzalerősítéssel szemben kiváló ellenállást nyújtanak a műanyag zsugorodási repedések kialakulásával szemben, a száradási zsugorodás, szerkezeti terhelés vagy egyéb igénybevételek által okozott további repedésszélesség-nyílásokkal szemben nem tudnak ellenállást biztosítani. Mindazonáltal ezeket a termékeket rendszeresen meg kell határozni bármilyen típusú betonban a repedésállóság, a repedésvédelem, a fagyás-olvadásállóság és a beton homogenitásának javítása érdekében a beton elhelyezése során.

természetes szálak

A természetes szálak közvetlenül állati, növényi vagy ásványi forrásból nyerhetők és átalakíthatók nem szőtt szövetekké, például nemezzé vagy papírrá, vagy fonallá fonás után szövetté. A természetes szál meghatározható továbbá olyan sejtek agglomerációjaként, amelyekben az átmérő elhanyagolható a hosszúsághoz képest. Bár a természet bővelkedik szálas anyagokban, különösen a cellulóz típusúakban, mint például a pamut, a fa, a gabona és a szalma. A természetes szálak használata a betongyártásban ajánlott, mivel ezekből a szálakból számos típus helyben és bőségesen rendelkezésre áll. Az ötlet, hogy az ilyen szálakat a törékeny anyagok szilárdságának és tartósságának javítására használják, nem új; például szalmát és lószőrt használnak tégla és vakolat készítéséhez. A természetes szálak alkalmasak a beton megerősítésére, és a fejlődő országokban könnyen elérhetők.

Cellulózszálak

A cellulózszálakat a cellulóz étereivel vagy észtereivel készítik, amelyeket növények kérgéből, fájából vagy leveléből, illetve más növényi eredetű anyagokból nyerhetnek. A cellulóz mellett a szálak hemicellulózt és lignint is tartalmazhatnak, és ezen összetevők különböző százalékos aránya megváltoztatja a szálak mechanikai tulajdonságait. A cellulózszálak fő alkalmazási területei a textiliparban, kémiai szűrőként, valamint szálerősítésű kompozitokként, a mesterséges szálakhoz hasonló tulajdonságaik miatt a biokompozitok és a polimer kompozitok másik lehetőségét jelentik.

A szálerősítésű beton alkalmazása

A szálerősítésű beton alkalmazása az alkalmazótól és az építtetőtől függ az anyag statikus és dinamikus tulajdonságainak kihasználásában. Néhány alkalmazási területe a következő.

• Futópálya
• Légi járművek parkolása
• Járdák
• Tunnel-bélelés
• Lejtőstabilizálás
• Vékony héj
• Falak
• Csővezetékek
• Anyílások
• Amlók
• Gátak
• hidraulikus szerkezet
• magasított fedélzetek
• Talpfák
• Hidak
• Raktárpadlók

Következtetés

Az esztétikai rostok tartóssága-A szálerősítésű beton előnyöket adhat a projektjéhez. A szálerősítésű beton gyorsan növekszik az építőiparban, mióta a kivitelezők és a háztulajdonosok elkezdték felismerni számos előnyét. A szálerősítésű beton egyre nagyobb érdeklődésre tart számot a betonközösség körében a csökkentett építési idő és a munkaköltségek miatt. A költségkérdések mellett a minőségi kérdések is kiemelkedő fontosságúak az építkezésben, és a szálerősítésű beton ezeknek a követelményeknek is megfelel.