Vláknový beton

Ocelová vlákna na výztuž betonu

Vláknový beton nebo vláknobeton (anglicky fiber concrete, německy Faserbeton) je kompozit z betonu s výztuží z textilních nebo kovových vláken.[1]

Vlastnosti vláknového betonu

Distanční vložka z vláknobetonu (vpravo dole)

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

Výztuž betonu ze dvou tkaných rohoží provázaných drátem

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

Most z vláknobetonu v Oschatzu

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
Lávka z betonu zpevněného uhlíkovými vlákny

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

  1. ↑ Definice vláknobetonu
  2. ↑ Stahlbeton [online]. Beton, 2021 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (německy) 
  3. ↑ a b c Cherif: Textile Materials for Lightweight Constructions, Springer 2016, ISBN 9783662463413, str. 626-685
  4. ↑ Glasfasermodifizierter Beton und Glasfaserbeton [online]. Beton, 2021 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (německy) 
  5. ↑ Faserbetone [online]. Beton, 2021 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (německy) 
  6. ↑ Carbon concrete [online]. Allplan, 2021 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. ↑ a b Textile Reinforced Cement Composites [online]. University of Michigan, 2010 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (anglicky) 
  8. ↑ Flexural Behavior of Composite Concrete Slabs Made with Steel and Polypropylene Fibers [online]. MDPI, 2020-08-15 [cit. 2021-07-16]. Dostupné online. (anglicky) 
  9. ↑ Zukunftsweisende stahlfreie Fußgängerbrücke aus Carbonbeton [online]. RWTF Aachen, 2016 [cit. 2023-07-03]. Dostupné online. (německy) 

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

Zdroj