Vláknový beton
Vláknový beton nebo vláknobeton (anglicky fiber concrete, německy Faserbeton) je kompozit z betonu s výztuží z textilních nebo kovových vláken.[1]
Vlastnosti vláknového betonu
Některé fyzikální vlastnosti s různými výztužemi:
Výztuž | Délka mm |
⌀ mm |
Podíl kg/m3 |
E-modul N/mm2 |
ocel | 20–60 | 0,2–0,3 | 20–80 | 210 000 |
polypropylen (PP) | 10–40 | 0,01–1,5 | 0,5–20 | 4 200 |
sklo | 10–25 | 0,01–0,03 | 0,5–2 | 73 000 |
Způsoby výroby
Zpevnění s ocelovými vlákny
Vlákna, vlastně drátky, se zhotovují frézováním, ražením nebo ze svinutého drátu. Jako výztuž se začala prakticky používat v 70. letech 20. století.[2]
Zpevnění textilními vlákny
Beton s výztuží z textilních vláken se vyrábí jen z písku se zrnky asi do 2 mm v průměru a z cementu s vysokou přilnavostí. Matrice musí být chemicky kompatibilní s použitými vlákny, jejichž povrch se k tomu účelu často speciálně upravuje (laminování, šlichotování). Na začátku 21. století se vyztužený beton běžně vyráběl s obsahem 5 % vláken. Ostatní komponenty: 40 % písku, 24 % vody, 17 % cementu, 13 % puzzolanu (popelu), 1 % přípravků na zlepšení tekutosti. [3]
Z textilních vláken se dosud nejlépe osvědčila vlákna z AR sklax[4] a uhlíková vlákna.[5]
x AR sklo (alkali resistant glass) obsahuje vedle cca 60 % křemíku: 14,3 % oxidu sodného, 10,2 % oxidu zirkoničitého a 6,5 % oxidu titaničitého[3]
Výhoda obou druhů vláken je zejména v tom, že stabilita betonu je pět až šestkrát vyšší než u betonu zpevněného ocelovými dráty, výztuž nerezaví, beton je trvanlivý. Jako výztuž se dají tato vlákna použít ve formě filamentu, rovingu, sekaná a jako plošné textilie v mnoha variantách. [6]
Ekonomika použití vláknové výztuže (v roce 2004):[7]
Ukazatel | Fyzikální hodnoty výztuže | Cena v € / kg | ||||||
Druh | jemnost (tex) | hmotnost (g/m2) | náklady (v tržních cenách) | akceptovaná prodej. cena | ||||
ocel s vysokou pevností | ? | 1500 | 2,25 | 3,00-3,40 | ||||
AR sklo | 2500 | 500 | 2,00 | 2,25-4,50 | ||||
AR sklo šlichtované | 2500 | 500 | 4,50 | 2,25-4,50 | ||||
uhlík | 1700 | 320 | 7,80 | 6,75-11,50 | ||||
uhlík laminovaný | 1700 | 320 | 11,60 | 6,75-11,50 | ||||
aramid | 1288 | 260 | 17,25 | 13,00-14,00 | ||||
aramid laminovaný | 1288 | 260 | 22,50 | 13,00–14,00 |
Jak ukazuje tabulka, byly jen výztuže z AR skla a z uhlíku (bez dodatečné laminace) zcela rentabilní. Např. výroba betonu s výztuží z aramidových vláken se nevyplácela.
Zpevnění vlákny s konvenční pevností
Asi od začátku 60. let 20. století se prováděly první pokusy s použitím polymerních vláken s průměrnou pevností (polypropylen, polyamid a pod) ke zpevnění betonu. Pevnost v ohybu (praskání) u betonu zpevněného konvenčními polymerními vlákny však dosahuje pouze 25 MPa, zatímco cement vyztužený vlákny z oceli nebo z RA skla, uhlíku apod. vykazuje pevnost kolem 50 MPa. Další nedostatky výztuhy konvenčními vlákny : U betonu vznikají často hluboké trhliny a deformace z rozteklých míst.[7] [8]
Použití vláknobetonu
Možnosti použití vláknobetonu:
Použití | Druh výztuže | ||
---|---|---|---|
ocel | PP | sklo | |
zamezení trhlin | ano | ano | ano |
základy | ano | ano | ano |
podlahy | ano | ano | ano |
sloupy a opěry | ano | ne | event. |
stropy | ano | ne | ne |
stříkaný beton | ano | event. | ne |
Prefabrikáty (např. na betonové fasády) se dají vyrábět poměrně levně v tloušťkách od 20 mm, dají se snadno barvit, leštit apod. Velikost sériově vyráběných elementů je omezena na 2,4 x 1,2 m. Z vláknobetonu se zhotovují také např. roury, segmenty, hotové garáže atd.
Mosty z vláknového betonu se začaly stavět v prvních letech 21. století. Za nejstarší se považuje lávka z roku 2005 v saském Oschatzu. Dosud (v roce 2016) nejdelší most je asi stometrový nadchod okrouhlého tvaru pro chodce (a cyklisty) z roku 2010 v jihoněmeckém Albstadtu. Sestává ze šesti prefabrikátů se sedmi předpjatými příčnými trámy ve tvaru T.[3]
V roce 2015 byla v Albstadtu postavena 3 metry široká lávka z betonu zpevněného rohoží z uhlíkových filamentů (síť s otvory 38 mm). Betonový blok o váze 14 tun má rozpětí 15,5 metrů a nosnost až 10 tun.[9]
Odkazy
Reference
- Definice vláknobetonu
- Stahlbeton [online]. Beton, 2021 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (německy)
- Cherif: Textile Materials for Lightweight Constructions, Springer 2016, ISBN 9783662463413, str. 626-685
- Glasfasermodifizierter Beton und Glasfaserbeton [online]. Beton, 2021 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (německy)
- Faserbetone [online]. Beton, 2021 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (německy)
- Carbon concrete [online]. Allplan, 2021 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (anglicky)
- Textile Reinforced Cement Composites [online]. University of Michigan, 2010 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (anglicky)
- Flexural Behavior of Composite Concrete Slabs Made with Steel and Polypropylene Fibers [online]. MDPI, 2020-08-15 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (anglicky)
- Zukunftsweisende stahlfreie Fußgängerbrücke aus Carbonbeton [online]. RWTH Aachen, 2018-05-02 [cit. 2021-08-16]. Dostupné online. (německy)[nedostupný zdroj]
Literatura
- DENNINGER, Fabia. Lexikon Technische Textilien. Frankfurt/Main: Deutscher Fachverlag, 2009. 504 s. ISBN 978-3-86641-093-0. S. 115.
Související články
Externí odkazy
- Obrázky, zvuky či videa k tématu vláknový beton na Wikimedia Commons