Vezelversterkt beton is een composietmateriaal dat bestaat uit vezelachtig materiaal dat de structurele integriteit ervan verhoogt. Het omvat mengsels van cement, mortel of beton en discontinue, discrete, gelijkmatig verdeelde geschikte vezels. Vezels worden gewoonlijk in beton gebruikt om scheurvorming ten gevolge van plastische krimp en uitdrogingskrimp tegen te gaan. Zij verminderen ook de permeabiliteit van beton en verminderen zo het bloeden van water.

Voordelen van vezelversterkt beton

• Vezelversterkt beton kan nuttig zijn wanneer een hoge treksterkte en minder scheurvorming gewenst zijn of wanneer geen conventionele wapening kan worden geplaatst
• Het verbetert de slagvastheid van beton, beperkt de scheurgroei en leidt tot een grotere rekcapaciteit van het composietmateriaal
• Voor industriële projecten worden macro-synthetische vezels gebruikt om de duurzaamheid van beton te verbeteren. Gemaakt van synthetische materialen, zijn deze vezels lang en dik in omvang en kunnen worden gebruikt als vervanging voor staaf- of weefselwapening
• Het toevoegen van vezels aan het beton zal de vries-dooi weerstand verbeteren en helpen het beton sterk en aantrekkelijk te houden voor langere perioden.
• Verbetert de samenhang van het mengsel, waardoor de verpompbaarheid over lange afstanden verbetert
• Verbetert de weerstand tegen plastische krimp tijdens het uitharden
• Mindert de behoefte aan staalwapening
• Beperkt de scheurwijdten strak, waardoor de duurzaamheid verbetert
• Vermindert ontmenging en bleed-water
• FRC, taaiheid is ongeveer 10 tot 40 maal die van gewoon beton
• De toevoeging van vezels verhoogt de vermoeiingssterkte
• Vezels verhogen de afschuifcapaciteit van balken in gewapend beton

Verschillende soorten vezelversterkt beton

Vezels voor beton zijn verkrijgbaar in verschillende maten en vormen. De belangrijkste factoren die van invloed zijn op de eigenschappen van vezelversterkt beton zijn de verhouding water-cement, het percentage vezels, de diameter en de lengte van de vezels. Hieronder staan verschillende soorten vezelversterkt beton die in de bouw worden gebruikt.

Staalvezelversterkt beton

Staalvezel is een metalen wapening. Een bepaalde hoeveelheid staalvezel in beton kan kwalitatieve veranderingen in de fysische eigenschappen van beton veroorzaken. Het kan de weerstand tegen scheuren, impact, vermoeidheid en buigen, de hardheid, de duurzaamheid en andere sterk verhogen. Om het gedrag op lange termijn te verbeteren en de sterkte, taaiheid en spanningsbestendigheid te verhogen, wordt SFRC gebruikt in structuren zoals vloeren, woningen, prefab, bruggen, tunnels, bestrating voor zwaar gebruik en mijnbouw. De types staalvezels worden gedefinieerd door ASTM A820: Type I: koud getrokken draad, Type II: gesneden plaat, Type III: gesmolten geëxtraheerd, Type IV: gemalen draad en Type V: gemodificeerde koud getrokken draad

Polypropyleen Vezel Versterkt (PFR) Beton

Polypropyleen vezelversterkt beton is ook bekend als polypropeen of PP. Het is een synthetische vezel, getransformeerd uit propyleen, en gebruikt in een verscheidenheid van toepassingen. Deze vezels worden gewoonlijk in beton gebruikt om scheurvorming als gevolg van plastische krimp en uitdrogingskrimp tegen te gaan. Zij verminderen ook de permeabiliteit van beton en verminderen zo het uitlopen van water. Polypropyleenvezel behoort tot de groep van polyolefinen en is gedeeltelijk kristallijn en apolair. Het heeft soortgelijke eigenschappen als polyethyleen, maar het is harder en hittebestendiger. Het is een wit robuust materiaal met een hoge chemische bestendigheid. Polypropyleen wordt vervaardigd uit propyleengas in aanwezigheid van een katalysator zoals titaanchloride. Polypropeenvezels hebben goede warmte-isolerende eigenschappen en zijn goed bestand tegen zuren, alkaliën en organische oplosmiddelen.

Glasvezelversterkt beton

Glasvezelversterkt beton is een materiaal dat bestaat uit talloze uiterst fijne glasvezels. Glasvezel heeft ongeveer vergelijkbare mechanische eigenschappen als andere vezels, zoals polymeren en koolstofvezel. Hoewel het niet zo stijf is als koolstofvezel, is het veel goedkoper en aanzienlijk minder bros wanneer het wordt gebruikt in composieten. Glasvezels worden daarom gebruikt als versterkingsmiddel voor veel polymeerproducten; om een zeer sterk en relatief licht vezelversterkt polymeer (FRP) composietmateriaal te vormen dat glasvezelversterkte kunststof (GRP) wordt genoemd, in de volksmond ook wel “fiberglass” genoemd. Dit materiaal bevat weinig of geen lucht of gas, is dichter, en is een veel slechtere thermische isolator dan glaswol.

Polyestervezels

Polyestervezels worden gebruikt in vezelversterkt beton voor industriële en magazijnvloeren, bestratingen en overlays en prefab-producten. Polyester micro- en macro-vezels worden gebruikt in beton om superieure weerstand te bieden tegen de vorming van plastische krimpscheuren in vergelijking met gelast draadweefsel en om de taaiheid en het vermogen om structurele capaciteit te leveren bij een juist ontwerp te verbeteren, respectievelijk. Polyester micro- en macro-vezels worden in beton gebruikt om een superieure weerstand te bieden tegen de vorming van plastische krimpscheuren in vergelijking met gelast draadweefsel en om de taaiheid en het vermogen om structurele capaciteit te leveren te verbeteren, wanneer het op de juiste manier is ontworpen, respectievelijk.

Koolstofvezels

Koolstofvezels zijn vezels met een diameter van ongeveer 5-10 micrometer en bestaan voornamelijk uit koolstofatomen. Koolstofvezels hebben verschillende voordelen, waaronder een hoge stijfheid, hoge treksterkte, laag gewicht, hoge chemische bestendigheid, tolerantie bij hoge temperaturen en lage thermische uitzetting. Koolstofvezels worden meestal gecombineerd met andere materialen om een composiet te vormen. Wanneer het wordt geïmpregneerd met een kunststofhars en gebakken, vormt het met koolstofvezels versterkt polymeer (vaak koolstofvezel genoemd) dat een zeer hoge sterkte-gewichtsverhouding heeft, en uiterst stijf is hoewel enigszins bros. Koolstofvezels worden ook samengevoegd met andere materialen, zoals grafiet, om versterkte koolstofcomposieten te vormen, die een zeer hoge hittebestendigheid hebben.

Macro-synthetische vezels

Macro-synthetische vezels worden gemaakt van een mengsel van polymeren en werden oorspronkelijk ontwikkeld om een alternatief te bieden voor staalvezels in sommige toepassingen. Aanvankelijk werden zij geïdentificeerd als een potentieel alternatief voor staalvezels in spuitbeton, maar toenemend onderzoek en ontwikkeling toonden aan dat zij een rol konden spelen bij het ontwerp en de constructie van grond-ondersteunde platen en in een breed scala van andere toepassingen. Zij zijn bijzonder geschikt voor het aanbrengen van nominale wapening in agressieve omgevingen, zoals zee- en kustconstructies, omdat zij niet te lijden hebben onder de problemen van vlekvorming en afbrokkeling die het gevolg kunnen zijn van corrosie van staal. Bovendien zijn ze, omdat ze niet-geleidend zijn, gebruikt bij de aanleg van trams en lichte spoorwegen.

Micro-synthetische vezels

Micro-synthetische vezels bieden een superieure weerstand tegen de vorming van plastische krimpscheuren in vergelijking met gelaste draadwapening, ze zijn echter niet in staat weerstand te bieden tegen verdere scheurwijdteopeningen als gevolg van uitdrogende krimp, structurele belasting of andere vormen van belasting. Deze producten moeten echter regelmatig worden gespecificeerd in elk type beton om de weerstand tegen scheuren, de bescherming tegen spatten, de vorst-dooi duurzaamheid en de homogeniteit van beton tijdens het storten te verbeteren.

Natuurlijke vezels

De natuurlijke vezel is direct te verkrijgen uit een dierlijke, plantaardige of minerale bron en om te zetten in niet-geweven weefsels zoals vilt of papier of, na het spinnen tot garens, in geweven stof. Een natuurlijke vezel kan verder worden gedefinieerd als een agglomeratie van cellen waarvan de diameter verwaarloosbaar is in vergelijking met de lengte. Hoewel de natuur een overvloed heeft aan vezelhoudende materialen, vooral cellulosehoudende soorten zoals katoen, hout, granen en stro. Het gebruik van natuurlijke vezels bij het maken van beton wordt aanbevolen omdat verschillende soorten van deze vezels plaatselijk beschikbaar zijn en in overvloed aanwezig zijn. Het idee om dergelijke vezels te gebruiken om de sterkte en duurzaamheid van broze materialen te verbeteren is niet nieuw; stro en paardenhaar worden bijvoorbeeld gebruikt om bakstenen en gips te maken. Natuurlijke vezels zijn geschikt voor het versterken van beton en zijn gemakkelijk verkrijgbaar in ontwikkelingslanden.

Cellulosevezels

Cellulosevezels worden gemaakt met ethers of esters van cellulose, die kunnen worden verkregen uit de schors, het hout of de bladeren van planten, of ander plantaardig materiaal. Naast cellulose kunnen de vezels ook hemicellulose en lignine bevatten, waarbij verschillende percentages van deze componenten de mechanische eigenschappen van de vezels veranderen. De belangrijkste toepassingen van cellulosevezels zijn in de textielindustrie, als chemische filters, en als vezelversterkende composieten, vanwege hun vergelijkbare eigenschappen als kunstvezels, een andere optie voor biocomposieten en polymeercomposieten.

Toepassing van vezelversterkt beton

De toepassingen van vezelversterkt beton zijn afhankelijk van de toepasser en de bouwer in het profiteren van de statische en dynamische eigenschappen van het materiaal. Enkele van zijn toepassingsgebieden zijn-

• Runway
• Aircraft Parking
• Pavements
• Tunnel Lining
• Slope Stabilization
• Thin Shell
• Walls
• Pipes
• Manholes
• Stuwdammen
• Hydraulische structuur
• Verhoogde dekken
• Roads
• Bruggen
• Warenhuisvloeren

Conclusie

Duurzaamheid tot esthetiek vezel-gewapend beton kan voordelen aan uw project toevoegen. Vezelversterkt beton is snel gegroeid in de bouwsector sinds aannemers en huiseigenaren begonnen om de vele voordelen te erkennen. Vezelversterkt beton krijgt steeds meer belangstelling in de betonwereld vanwege de kortere bouwtijd en lagere arbeidskosten. Naast de kosten zijn kwaliteitsaspecten van het grootste belang voor de bouw en vezelversterkt beton voldoet ook aan deze eisen.