Beton zbrojony włóknami jest materiałem kompozytowym składającym się z materiału włóknistego, który zwiększa jego integralność strukturalną. Obejmuje on mieszaniny cementu, zaprawy lub betonu i nieciągłych, dyskretnych, równomiernie rozproszonych odpowiednich włókien. Włókna są zwykle stosowane w betonie w celu kontroli pęknięć spowodowanych skurczem plastycznym i skurczem suszarniczym. Zmniejszają one również przepuszczalność betonu, a tym samym zmniejszają krwawienie wody.

Zalety betonu zbrojonego włóknami

• Beton zbrojony włóknami może być przydatny tam, gdzie pożądana jest wysoka wytrzymałość na rozciąganie i ograniczenie pęknięć lub gdy nie można umieścić konwencjonalnego zbrojenia
• Poprawia udarność betonu, ogranicza wzrost pęknięć i prowadzi do większej zdolności odkształceniowej materiału kompozytowego
• W projektach przemysłowych do poprawy trwałości betonu stosuje się włókna makrosyntetyczne. Wykonane z materiałów syntetycznych, włókna te są długie i grube i mogą być stosowane jako zamiennik zbrojenia prętowego lub tkaninowego
• Dodanie włókien do betonu poprawi jego odporność na zamrażanie-rozmrażanie i pomoże utrzymać beton mocny i atrakcyjny przez dłuższy czas.
• Poprawia spójność mieszanki, poprawiając pompowalność na dużych odległościach
• Zwiększa odporność na skurcz plastyczny podczas utwardzania
• Minimalizuje wymagania dotyczące zbrojenia stalowego
• Ciasno kontroluje szerokość rys, poprawiając tym samym trwałość
• Zmniejsza segregację i wyciek wody
• FRC, ciągliwość jest około 10 do 40 razy większa niż zwykłego betonu
• Dodanie włókien zwiększa wytrzymałość zmęczeniową
• Włókna zwiększają nośność belek żelbetowych na ścinanie

Różne rodzaje betonu zbrojonego włóknami

Włókna do betonu są dostępne w różnych rozmiarach i kształtach. Głównymi czynnikami wpływającymi na właściwości betonu zbrojonego włóknami są: stosunek wodno-cementowy, procentowa zawartość włókien, średnica i długość włókien. Poniżej przedstawiono różne rodzaje betonu zbrojonego włóknami stosowanego w budownictwie.

Beton zbrojony włóknami stalowymi

Włókna stalowe są metalowym zbrojeniem. Pewna ilość włókien stalowych w betonie może powodować zmiany jakościowe we właściwościach fizycznych betonu. Może to znacznie zwiększyć odporność na pękanie, uderzenia, zmęczenie i zginanie, wytrzymałość, trwałość i inne. W celu poprawy długotrwałego zachowania, zwiększenia wytrzymałości, ciągliwości i odporności na naprężenia, SFRC jest stosowany w konstrukcjach takich jak podłogi, mieszkania, prefabrykaty, mosty, tunele, ciężka nawierzchnia i górnictwo. Rodzaje włókien stalowych zdefiniowane przez ASTM A820 to: Typ I: drut ciągniony na zimno, Typ II; blacha cięta, Typ III: wyciskany na zimno, Typ IV: cięty na młynach i Typ V: modyfikowany drut ciągniony na zimno

Beton zbrojony włóknami polipropylenowymi (PFR)

Beton zbrojony włóknami polipropylenowymi znany jest również jako polipropylen lub PP. Jest to włókno syntetyczne, przekształcane z propylenu i używane w różnych zastosowaniach. Włókna te są zwykle używane w betonie do kontroli pękania z powodu skurczu plastycznego i skurczu suszenia. Zmniejszają one również przepuszczalność betonu, a tym samym zmniejszają krwawienie wody. Włókna polipropylenowe należą do grupy poliolefin, są częściowo krystaliczne i niepolarne. Ma podobne właściwości jak polietylen, ale jest twardsze i bardziej odporne na ciepło. Jest to biały, wytrzymały materiał o wysokiej odporności chemicznej. Polipropylen jest wytwarzany z gazu propylenowego w obecności katalizatora, takiego jak chlorek tytanu. Włókno polipropylenowe wykazuje dobre właściwości termoizolacyjne i jest wysoce odporne na działanie kwasów, zasad i rozpuszczalników organicznych.

Beton zbrojony włóknem szklanym

Beton zbrojony włóknem szklanym to materiał składający się z licznych, niezwykle drobnych włókien szklanych. Włókno szklane ma w przybliżeniu porównywalne właściwości mechaniczne z innymi włóknami, takimi jak polimery i włókno węglowe. Chociaż nie jest tak sztywne jak włókno węglowe, jest o wiele tańsze i znacznie mniej kruche, gdy jest stosowane w kompozytach. Włókna szklane są zatem stosowane jako czynnik wzmacniający w wielu produktach polimerowych, tworząc bardzo wytrzymały i stosunkowo lekki materiał kompozytowy FRP (ang. fiber-reinforced polymer), zwany tworzywem sztucznym wzmocnionym włóknem szklanym (ang. glass-reinforced plastic, GRP), znany również pod popularną nazwą „fiberglass”. Materiał ten zawiera niewiele lub nie zawiera powietrza lub gazu, jest gęstszy i jest znacznie gorszym izolatorem termicznym niż wełna szklana.

Włókna poliestrowe

Włókna poliestrowe są stosowane w betonie zbrojonym włóknami do podłóg przemysłowych i magazynowych, chodników i nakładek oraz prefabrykatów. Poliestrowe mikrowłókna i makrowłókna są stosowane w betonie w celu zapewnienia lepszej odporności na powstawanie pęknięć skurczowych w porównaniu ze spawaną tkaniną drucianą oraz w celu zwiększenia wytrzymałości i zdolności do zapewnienia pojemności strukturalnej, gdy są odpowiednio zaprojektowane. Poliestrowe mikrowłókna i makrowłókna są stosowane w betonie w celu zapewnienia lepszej odporności na powstawanie plastycznych pęknięć skurczowych w porównaniu do spawanych tkanin drucianych oraz w celu zwiększenia wytrzymałości i zdolności do zapewnienia pojemności strukturalnej, gdy są odpowiednio zaprojektowane.

Włókna węglowe

Włókna węglowe są włóknami o średnicy około 5-10 mikrometrów i składają się głównie z atomów węgla. Włókna węglowe mają kilka zalet, w tym wysoką sztywność, wysoką wytrzymałość na rozciąganie, niską wagę, wysoką odporność chemiczną, tolerancję na wysokie temperatury i niską rozszerzalność cieplną. Włókna węglowe są zazwyczaj łączone z innymi materiałami w celu utworzenia kompozytu. Kiedy impregnowane żywicą z tworzywa sztucznego i pieczone tworzy węgla-włókna wzmocnionego polimeru (często określane jako włókna węglowego), który ma bardzo wysoki stosunek wytrzymałości do wagi, i jest bardzo sztywny, choć nieco kruche. Włókna węglowe są również łączone z innymi materiałami, takimi jak grafit, tworząc wzmocnione kompozyty węglowe, które mają bardzo wysoką tolerancję na ciepło.

Makro włókna syntetyczne

Makro włókna syntetyczne są wykonane z mieszanki polimerów i zostały pierwotnie opracowane w celu zapewnienia alternatywy dla włókien stalowych w niektórych zastosowaniach. Początkowo zostały one zidentyfikowane jako potencjalna alternatywa dla włókien stalowych w betonie natryskowym, ale postępujące badania i rozwój wykazały, że mają one do odegrania rolę w projektowaniu i budowie płyt podpartych na gruncie oraz w szerokim zakresie innych zastosowań. Włókna te są szczególnie odpowiednie do zapewnienia nominalnego zbrojenia w środowiskach agresywnych, takich jak konstrukcje morskie i przybrzeżne, ponieważ nie występują w nich problemy z plamami i odpryskami, które mogą wynikać z korozji stali. Ponadto, ponieważ nie przewodzą prądu, są stosowane w tramwajach i lekkich konstrukcjach kolejowych.

Włókna mikrosyntetyczne

Włókna mikrosyntetyczne zapewniają wyższą odporność na powstawanie pęknięć skurczowych w porównaniu ze zbrojeniem spawanym, ale nie są w stanie zapewnić odporności na dalsze rozszerzanie się pęknięć spowodowane skurczem suszarniczym, obciążeniem konstrukcyjnym lub innymi formami naprężeń. Jednakże, produkty te powinny być regularnie stosowane w każdym rodzaju betonu w celu poprawy odporności na pękanie, ochrony przed odpryskami, trwałości na mróz i rozmrażanie oraz poprawy jednorodności betonu podczas układania.

Włókna naturalne

Włókno naturalne jest bezpośrednio uzyskiwane ze źródła zwierzęcego, roślinnego lub mineralnego i przetwarzane na włókniny, takie jak filc lub papier lub, po przędzeniu na przędzę, na tkaninę. Włókno naturalne może być dalej zdefiniowane jako aglomeracja komórek, w których średnica jest nieistotna w porównaniu z długością. Chociaż natura obfituje w materiały włókniste, zwłaszcza celulozowe, takie jak bawełna, drewno, zboża i słoma. Zastosowanie włókien naturalnych w produkcji betonu jest zalecane, ponieważ kilka rodzajów tych włókien jest dostępnych lokalnie i są obfite. Pomysł wykorzystania takich włókien do poprawy wytrzymałości i trwałości kruchych materiałów nie jest nowy; na przykład słoma i włosie końskie są używane do produkcji cegieł i gipsu. Włókna naturalne nadają się do wzmacniania betonu i są łatwo dostępne w krajach rozwijających się.

Włókna celulozowe

Włókna celulozowe są wytwarzane z eterów lub estrów celulozy, które mogą być otrzymywane z kory, drewna lub liści roślin, lub innych materiałów pochodzenia roślinnego. Oprócz celulozy, włókna mogą również zawierać hemicelulozę i ligninę, przy czym różny udział procentowy tych składników zmienia właściwości mechaniczne włókien. Główne zastosowania włókien celulozowych to przemysł włókienniczy, jako filtry chemiczne oraz jako kompozyty wzmacniane włóknami, ze względu na ich podobne właściwości do włókien konstrukcyjnych, stanowiące kolejną opcję dla biokompozytów i kompozytów polimerowych.

Zastosowanie betonu zbrojonego włóknami

Zastosowanie betonu zbrojonego włóknami zależy od wykonawcy i konstruktora w wykorzystaniu statycznych i dynamicznych właściwości materiału. Niektóre z obszarów jego zastosowania to.

• Droga startowa
• Parking dla samolotów
• Chodniki
• Wyłożenie tunelu
• Stabilizacja skarp
• Thin Shell
• Ściany
• Rury
• Otwory włazowe

.

• Damy
• Konstrukcje hydrauliczne
• Podwyższone pokłady
• Drogi
• Kratownice
• Podłogi magazynowe

Wnioski

Wytrzymałość do estetyki Włókno – beton zbrojony może przynieść korzyści dla projektu.Beton zbrojony włóknami może przynieść korzyści Twojemu projektowi. Beton zbrojony włóknami szybko rozwija się w całym przemyśle budowlanym, ponieważ wykonawcy i właściciele domów zaczęli dostrzegać jego liczne zalety. Fibre Reinforced Concrete zyskuje coraz większe zainteresowanie wśród społeczności betoniarskiej ze względu na skrócenie czasu budowy i obniżenie kosztów pracy. Oprócz kwestii kosztowych, w budownictwie najważniejsze są kwestie jakościowe, a beton zbrojony włóknami również spełnia te wymagania.