Zbrojenie rozproszone

Włókna dodawane do betonu poprawiają jego wytrzymałość i eliminują powstawanie rys skurczowych. Dawniej było to rozwiązanie zarezerwowane dla przemysłu. Obecnie coraz częściej wykorzystuje się włókna zbrojące na potrzeby budownictwa indywidualnego.

Jeszcze do niedawna kojarzone tylko z tunelami czy parkingami, obecnie włókna zbrojeniowe stosuje się w typowych stropach czy fundamentach, a nawet w prefabrykatach. I słusznie - doskonale chronią beton przed pękaniem i poprawiają jego ogólną jakość. Głównym zadaniem zbrojenia rozproszonego jest zapobieganie tworzeniu się rys i mikropęknięć skurczowych w świeżym betonie. To przeciwskurczowe działanie jest potrzebne we wstępnej fazie wiązania, przez pierwsze dwa tygodnie. Obecność mikrozbrojenia ma jednak pozytywny wpływ na jakość betonu również później, korzystnie oddziałując na wiele jego cech mechanicznych i użytkowych.

Co dają włókna:

• ograniczenie rys skurczowych w całej grubości przekroju,
• eliminacja powierzchniowego pękania plastycznego przez zwiększenie wytrzymałości betonu na rozciąganie,
• większa szczelność,
• większa mrozoodporność i ognioodporność (zapobiegają odpryskom betonu w trakcie pożaru),
• większa wytrzymałość mechaniczna betonu, w tym na rozkruszanie i ścieranie oraz na korozję i zmęczenie,
• lepsza reakcja na obciążenia dynamiczne przez większy stopień pochłaniania energii,
• lepsza urabialność,
• jednorodność i mniejsza segregacja składników na etapie produkcji,
• w płytach fundamentowych, stropowych i podkładowych włókna zastępują tradycyjne stalowe siatki przeciwskurczowe. Są od nich znacznie efektywniejsze, bo rozproszone w całej grubości przekroju, a nie tylko skupione w strefie przypowierzchniowej,
• w niektórych przypadkach, po dokładnym przeliczeniu, zastosowanie włókien pozwala zmniejszyć grubość betonowego przekroju.

Uwaga - włókna nie zastępują zbrojenia konstrukcyjnego! Chociaż trwają prace nad wdrożeniem takich rozwiązań.

Włókna polipropylenowe

To najpopularniejszy i najbardziej uniwersalny typ mikrozbrojenia. Ich użycie nie ma żadnych negatywnych skutków dla właściwości betonów czy zapraw, służy wyłącznie poprawie ich cech wytrzymałościowych oraz własności faktury powierzchni przy zagładzaniu, prasowaniu w formach czy kolorowaniu. Można stosować je bez przeliczeń konstrukcyjnych, opierając się jedynie na zaleceniach producenta dotyczących dozowania. Włókna są całkowicie obojętne chemicznie, nie wpływają na szybkość hydratacji ani czas twardnienia betonu, nie wymagają też zmiany proporcji jego składników. Działają wyłącznie mechanicznie. Włókna są wytłaczane z granulatu PP, łączone w wiązki i cięte. Są bardzo miękkie i ultracienkie, jak włosy - ich grubość określa się w mikrometrach, a w przypadku włókien nanowymiarowych wręcz w tysięcznych częściach nanometrów - w jednym metrze sześciennym betonu może ich być prawie 180 milionów! Mają dzięki temu dużą powierzchnię aktywną, a przez to - poza wpływem mechanicznym - zdolność zatrzymywania na powierzchni wody zarobowej, co umożliwia skuteczną pielęgnację wewnętrzną betonu. 

Włókna polipropylenowe znajdują zastosowanie w betonach o każdej klasie i grubości: w konstrukcyjnych na ławy, stropy czy filary, w nadbetonach stropów gęstożebrowych, w jastrychach i wylewkach podłogowych, również tych pod ogrzewanie, w cienkowarstwowych masach samopoziomujących, betonach natryskowych (torkret), zaprawach tynkarskich i murarskich oraz masach szpachlowych i naprawczych. W budownictwie indywidualnym używa się włókien o długości 6 mm, czasami 12 mm. Dozowanie zależy od proporcji wody i cementu w mieszance i wynosi najczęściej od 0,6 do 0,9 kg/m³ (w zaprawach wystarcza 0,3-0,4 kg/m³). 

Włókna polipropylenowe przypominają włosy i są praktycznie niezauważalne dla oka (fot. KMR)

Zapewniają większą szczelność i lepszą fakturę powierzchniową betonu (fot. BAUTECH)

Odpowiednio zbrojony beton najlepiej zamówić w betoniarni. Włókna dodaje się tam do mieszalnika na etapie produkcji, po wsypaniu kruszywa, a przed cementem i składnikami płynnymi. Ostatecznie można też kupić karton od producenta i dosypać włókna do gotowej mieszanki w betoniarce czy betonowozie na budowie (są opakowane w wygodne rozpuszczalne woreczki). Trzeba tylko wtedy zapewnić odpowiednio długi czas mieszania (minimum 5 minut lub 70-90 obrotów), żeby zbrojenie równomiernie się rozproszyło.

Najpopularniejsze na rynku włókna PP to między innymi: Baucon (BAUTECH), Belmix (ASTRA), Texa-Fib i nanowymiarowe Texa-Fib 3 (CONFORM), Kolbet (KOLBET).

Włókna polipropylenowe można też spotkać w postaci mieszanki z włóknami szklanymi - to Technofiber Eco 12 (FORBUILD). Taka kompozycja zapewnia im lepszą urabialność. Fibrowłókna są sztywniejsze, nie sklejają się, nie tworzą skupisk ani gniazd w mieszance, a dzięki temu nie wymagają dodatkowego czasu mieszania. Dozowanie wynosi 750 g/m³ - włókna są opakowane w rozpuszczalne papierowe torebki (pełen karton to 15 kg - 20 sztuk).

Fibrowłókna - kompozycja włókien polipropylenowych i szklanych - łatwiej ulegają rozproszeniu w mieszance (fot. FORBUILD)

Włókna stalowe 

Mają grubość 1 mm i długość 5 lub 6 cm. Ich końce są haczykowato wygięte, co zapewnia im dobre kotwienie w betonowej masie. W przeciwieństwie do włókien PP nie należy decydować się na ich użycie bez konsultacji z projektantem. Wymagają wykonania przeliczeń konstrukcyjnych, a także zadbania o określone cechy betonu. Kruszywo użyte do jego produkcji powinno mieć drobną frakcję, a stosunek zawartości wody do cementu w/c nie może być większy niż 0,6 (dopuszczalne jest stosowanie domieszek chemicznych nie powodujących korozji stali w celu zmniejszenia ilości wody zarobowej). Trzeba też mieć na uwadze fakt, że sztywne druciki będą wystawać z powierzchni betonu - ich funkcją nie jest poprawa jego estetyki, tylko wzmocnienie mechaniczne. Stosuje się je wyłącznie w betonach o klasie co najmniej C20/25, głównie w nawierzchniach poddawanych obciążeniu, jak podjazdy, oraz w ławach i płytach fundamentowych, po ich uprzednim przeliczeniu. Dozowanie od 15 do 35 kg/m³ - ważne, żeby włókien nie było zbyt mało, minimalne dozowanie wynika z konieczności zapewnienia współpracy i odpowiedniego przestrzennego rozmieszczenia w betonie.

Najpopularniejsze na rynku są stalowe włókna Dramix (BEKAERT), Baumix (BAUTECH) i nasze polskie Siatpol (SIATPOL).

Beton zbrojony włóknami stalowymi powinno się zamawiać w wytwórni, po uprzednim przeliczeniu konstrukcji przez projektanta. Można dodatkowo zbroić go włóknami polipropylenowymi. 

Im włókna smuklejsze, tym lepiej współpracują z betonem i ze sobą nawzajem (fot. BAUTECH) 

Włókna stalowe mają dużą wytrzymałość na rozciąganie i sprawdzają się w płytach fundamentowych (fot. SIATPOL)

Włókna bazaltowe

Powstają w wyniku przetopienia skały bazaltowej. Są produktem całkowicie naturalnym, nie zawierają żadnych domieszek, nie wydzielają szkodliwych związków, nawet dopuszcza się ich kontakt z wodą pitną. Mają wysoką wytrzymałość na rozciąganie (rzędu 4800 MPa) i ścieranie oraz są odporne na chemiczne oddziaływanie soli, kwasów czy alkaliów.

Przykładowi producenci: Ankra, Holtex, Fibrotech.

Dodane do zapraw cementowych w ilości 0,9 kg na 1 m³ poprawiają zarówno ich wytrzymałość na rozciąganie (ponad 40%), jak i na ściskanie (ponad 50%). W przypadku betonu klasy C25/30 do 1 m³ mieszanki dosypuje się 2 kg włókien, uzyskując wzrost wytrzymałości na rozciąganie średnio o 30%.  

Cięte włókna bazaltowe mają dużą odporność chemiczną, w tym na silnie zasadowe środowisko betonu (fot. ANKRA)

Włókna polimerowe

Są dwa rodzaje takich włókien - w skali makro i mikro.

Makrowłókna to strukturalne faliste pałeczki z polimerów o wysokiej wytrzymałości i plastyczności - Baumex (BAUTECH). Mają długość 3,9 cm i średnicę poniżej 1 mm. Używa się ich wyłącznie w grubowarstwowych powierzchniach tarasów albo podjazdów wykonanych na gruncie, na podbudowie z klińca lub piasku. Są bardzo popularne w betonach archotektonicznych, poziomych nawierzchniach ozdobnych z odciskanym wzorem (wykonywanych w technologii PRESSBETON). Wystające z powierzchni fragmenty włókien wystarczy upalić palnikiem, polimerom nie grozi korozja. Makrowłókien nie stosuje się w fundamentach ani w wiszących elementach konstrukcyjnych, jak stropy czy okładziny ścienne (dotyczy to oczywiście zastosowań w budynkach indywidualnych, w skali przemysłowej polimery są wszechobecne i bywa, że zastępują nawet zbrojenie konstrukcyjne). 

Makrowłókna polimerowe można stosować w tarasach na gruncie, ale najczęściej używa się ich w specjalistycznej technologii PRESSBETON (fot. BAUTECH)

Mikrowłókna polimerowe - na przykład PolyMicro (ASTRA) czy Fibrofor Multi (BRUGG CONTEC) - są produkowane w 100% z czystych poliolefin, a ich cechy i wygląd bardzo przypominają włókna polipropylenowe. Również są ultracienkie i mają długość 6 i 12 mm - są jednak bardziej sztywne, proste i mniej podatne na zlepianie. Znajdują zastosowanie w każdym typie betonu, głównie w jastrychach, posadzkach betonowych i cienkich wylewkach. Ze względu na niską elektrostatyczność i dobrą urabialność bardzo dobrze sprawdzają się w sztukateriach, prefabrykatach oraz w betonach natryskowych i masach naprawczych. Ich dozowanie wynosi najczęściej od 0,6 do 1,2 kg/m³, w przypadku konieczności wzmocnienia betonu dopuszcza się dozowanie nawet do 6 kg/m³. Podobnie jak włókna PP, polimerowe również są opakowane w rozpuszczalne torebki i można je dosypać do mieszalnika na budowie (na etapie suchych składników albo do gotowej mieszanki). Zaleca się jednak zamawianie gotowego zbrojonego betonu z wytwórni. 

Mikrowłókna polimerowe przypominają polipropylenowe, ale są od nich sztywniejsze (fot. ASTRA)

Firmą, która od lat promuje stosowanie zbrojenia rozproszonego, jest też CEMEX - producent ten oferuje gotowe zbrojone mieszanki o nazwie Fibron CR. 

 

 

Data publikacji: 1 grudnia 2019