Beton posadzkowy, rozwiązanie do budowy trwałych posadzek przemysłowych
Beton posadzkowy zbrojony włóknami
Beton nie jest materiałem doskonałym
Podstawową cechą stwardniałego betonu jest jego wytrzymałość na ściskanie. Duża wytrzymałość betonu na ściskanie oraz mała wytrzymałość na rozciąganie determinują zastosowanie betonu tylko i wyłącznie w ściskanych elementach konstrukcji budowlanych. Jest to poważne ograniczenie dla zastosowań betonu, gdyż najczęściej, czego przykładem mogą być elementy zginane, w parze z naprężeniami ściskającymi idą również naprężenia rozciągające.
W momencie gdy naprężenia rozciągające w betonie przekroczą wartość wytrzymałości na rozciąganie następuje gwałtowne zniszczenie elementu. Sprawia to, że beton jest materiałem kruchym, a w praktyce oznacza to, iż element konstrukcyjny nie "sygnalizuje" awarii (pojawienie się rys, znacznych odkształceń) i nie podlega naprawie.
Efektem występowania w betonie skurczu jest pojawienie się mikrospękań bądź rys, które w trakcie późniejszego użytkowania elementu mogą przyczynić się do jego wcześniejszego zniszczenia, utraty pożądanych właściwości np. szczelności, a co za tym idzie zmniejszenia jego trwałości.
W jakim celu stosuje się zbrojenie rozproszone w betonie?
Już w latach sześćdziesiątych wymyślono koncepcję zbrojenia betonu rozproszonymi włóknami stalowymi. Materiał taki nosi nazwę fibrobetonu.
Fibrobeton to materiał kompozytowy, który w stosunku do betonu zwykłego ma poprawione właściwości oraz poprawioną jednorodność struktury.
Fibrobeton charakteryzuje się przede wszystkim:
niekruchym, pseudoplastycznym procesem zniszczenia, w wyniku czego możliwa jest kontrola propagacji rys oraz praca zarysowanego elementu jako integralnej całości mimo występowania mikrospękań
zdolnością do pochłaniania energii przy obciążeniach dynamicznych,
włókna w betonie poprawiają dystrybucję naprężeń przed zarysowaniem betonu,
po zarysowaniu matrycy betonowej włókna przenoszą obciążenia przez rysy,
rozprzestrzeniające się rysy napotykają na włókna, które zatrzymują ich dalsze powiększanie i rozwieranie się.
Fibrobeton nie jest materiałem konkurencyjnym dla żelbetu. Tam gdzie przebieg naprężeń w elemencie wymusza zasadne użycie zbrojenia trzeba zastosować żelbet.
Fibrobeton wykorzystany tam, gdzie żelbet nie jest konieczny znacznie ułatwia proces wykonawczy. W takim przypadku nie ma konieczności montażu zbrojenia, a wraz z tym utrudnień podczas betonowania. Prowadzi to do skrócenia czasu wykonywania elementu oraz do obniżenia całkowitych kosztów prac budowlanych.
Przykładami takich elementów mogą być posadzki lub ściany. Z reguły są one zbrojone jedynie przeciwskurczowo. Stosowanie fibrobetonu równocześnie z żelbetem daje gwarancję wysokiej jakości i niezawodności materiału użytego do wykonania danego elementu konstrukcji.
Rodzaje i typy włókien oraz ich zastosowania
Włókna polipropylenowe
Stosowanie włókien polipropylenowych ma głównie na celu podniesienie odporności „młodego” betonu na powstawanie mikrospękań wywołanych na przykład skurczem plastycznym. Mieszanka betonowa, a następnie beton we wczesnej fazie twardnienia jest bardziej zwarty dzięki obecności równomiernie rozprowadzonych włókien. Co najważniejsze, to dzięki włóknom posiada wytrzymałość na rozciąganie, wystarczającą by skompensować naprężenia wywołane skurczem.
Obecność włókien nie eliminuje całkowicie powstawania mikrorys, lecz w znacznym stopniu redukuje ich ilość. W efekcie otrzymamy beton o jednorodne i trwałej strukturze z mniejszą liczbą defektów, z których w przyszłości powstać mogą rysy wywołane obciążeniem.
Włókno polipropylenowe jako zabezpieczenie przed powstaniem rys skurczowych działa tylko w pierwszych kilkunastu godzinach twardnienia. W momencie gdy moduł sprężystości „młodego” betonu staje się większy od modułu sprężystości włókien tracą ona funkcję zbrojenia przeciwskurczowego.
Włókna stalowe i kompozytowe (polimerowe)
Inaczej jest z włóknami stalowymi. W pierwszym okresie twardnienia betonu mają one ograniczone możliwości działania. Beton ma tak małą wytrzymałość i przyczepność do stali, że włókno stalowe nie ma zakotwienia – nie pracuje. Sytuacja wygląda inaczej w stwardniałym betonie. Włókna stalowe zakotwione w matrycy dzięki swoim specjalnym kształtom oraz siłom przyczepności zaczynu do stali „spinają” strukturę betonu.
Rolą włókien w betonie nie jest podniesienie jego wytrzymałości na rozciąganie, ale nadanie jego strukturze spójności i ciągłości. Należy podkreślić, że dodatek włókien stalowych powoduje, iż beton przestaje być materiałem kruchym, gdyż naprężenia rozciągające przenoszone są w nim przez włókna, mimo pęknięć matrycy. Dzięki temu mikropęknięcia nie powiększają się i nie rozprzestrzeniają, a element nie ulega gwałtownemu zniszczeniu.
Dlaczego warto wybrać beton z włóknem na posadzkę?
Fibrobetony mogą wykazywać nawet do 20% wyższą wytrzymałość na rozciąganie w stosunku do betonu bez włókien.
W porównaniu z betonem zwykłym fibrobeton cechuje się znacznie wyższą odpornością na obciążenia dynamiczne i skupione. Dzieje się to między innymi za sprawą rozpraszania i pochłaniania energii przez włókna.
Najbardziej znamienną cechą fibrobetonów która decyduje o zastosowaniu ich w betonie posadzkowym jest wytrzymałości resztkowa. Nie posiada jej zwykły beton. Jest to mianowicie zdolność do przenoszenia obciążeń po zarysowaniu.
Stwierdzono również, że dodanie do betonu włókien stalowych zmniejsza odkształcenia skurczowe. Włókna stalowe pełnią podobną rolę jak szkielet okruchowy ograniczając odkształcenia zaczynu, z tym, że ich zasięg oddziaływania jest większy.
Obecność włókien pozwala na kontrolowaną propagację naprężeń wywołanych skurczem, co prowadzi do równomiernego rozłożenia naprężenia w materiale i wyeliminowania miejsc, w których następuje ich kumulacja powodująca zniszczenie elementu konstrukcji.
Beton posadzkowy z betoniarnia OLBET
Betoniarnia OLBET posiada duże doświadczenie w realizacji elementów z betonu architektonicznego. Firma posiada odpowiednie zaplecze techniczne oraz merytoryczne do wykonywania mieszanek betonów architektoniczych według szczegółowych zamówień. Nasz dział techniczny służy Państwu pomocą w doborze odpowiedniej mieszanki dla uzyskania zadowalającego efektu. Dostarczamy beton architektoniczny do Bielska-Białej, Kęt, Cieszyna, Żywca i okolic.
Literatura:
[1] Włodarczyk K. Materiały konferencyjne RMC Polska – Polski Cement „Beton – nowoczesny materiał konstrukcyjny i architektoniczny”, listopad – grudzień 2001.
[2] Praca zbiorowa pod kierownictwem B. Karczewskiego, „Posadzki i nawierzchnie betonowe zbrojone włóknami polimerowymi”, Astra Technologia Betonu, 2020.
[3] Praca zbiorowa pod redakcją J. Deji, „BETON – technologie i metody badań”, SPC, Kraków 2020.