Praktická metóda merania na určenie množstva a orientácie vlákien v
Dokumenty
Prepis z Praktickej metódy merania na určenie množstva a orientácie vlákien v oceľobetónovom betóne
822 Ernst & Sohn Verlag pre architektúru a technické vedy GmbH & Co. KG, Berlín. Betónová a železobetónová konštrukcia 108 (2013), číslo 12
Hans-Joachim Wichmann, Alexander Holst, Harald Budelmann
Praktická metóda merania na určenie množstva a orientácie vlákien v betóne z oceľových vlákien Použitie prístroja na meranie oceľových vlákien BSM100 na skúšky čerstvého a zatvrdnutého betónu
Na zvýšenie nízkej pevnosti v ťahu a na zabránenie krehkosti sa do betónu, malty a injektážnej malty pridávajú vlákna. Okrem skla odolného voči zásadám, plastov a uhlíka sa ako vláknový materiál pre stavebné materiály viazané na cement používa primárna oceľ. Je tiež možná kombinácia rôznych vlákien (vláknový koktail) [1]. Výhody vláknobetónu sa dajú využiť najmä v prípade trhlín, nárazov resp používajú sa komponenty namáhané nárazom. Pridanie oceľových vlákien vedie k nasledujúcim zlepšeným vlastnostiam materiálu v betóne:
zvýšená deformovateľnosť a ťažnosť zlepšila zníženie pevnosti zelenej v dôsledku zmrašťovania a deformácie-
Chen (s vysokým obsahom vlákniny) vylepšenie ohybové, štiepacie a centrické
Pevnosť v ťahu Zlepšenie rázovej a nárazovej sily a energie-
Zlepšenie odolnosti proti opotrebovaniu, oderu a únavovej pevnosti
Zlepšenie nepriepustnosti (WU) a trvanlivosti tvárnej trhliny a správania po zlomení (distribúcia trhlín)
Vláknobetón a najmä betón vystužený oceľovými vláknami sa na celom svete čoraz viac využívajú približne od roku 1980 [1, 2]. Na karte. 1 poskytuje prehľad najdôležitejších oblastí použitia železobetónu v stavebníctve. Najbežnejšie aplikácie sú priemyselné podlahy (asi 70% v Nemecku, 60% na celom svete), bytová výstavba (asi 25% v Nemecku, 5% na celom svete), ako aj prefabrikované diely a tunelové stavby (asi 5% v Nemecku, 35%) na celom svete) [2]. Kombinovaným využitím oceľových vlákien so železobetónovým alebo predpätým betónom a vysokovýkonným betónom, napr. Napríklad v prípade injektovaných škár v offshore štruktúrach je možné otvoriť ďalšie oblasti použitia [2, 3].
V súčasnosti je na trhu veľké množstvo rôznych druhov oceľových vlákien, ktoré sa nachádzajú v materiáli (Le-
Betónová a železobetónová konštrukcia 108 (2013), číslo 12 823
H.-J. Wichmann, A. Holst, H. Budelmann: Praktická metóda merania na stanovenie dávkovania a orientácie vlákien v betóne vystuženom oceľovými vláknami.
zliatina, štruktúra, povlak), geometria vlákien (tvar, povrchové vlastnosti, priemer a dĺžka) a pevnosť v ťahu. Prehľad najdôležitejších druhov, tvarov a materiálových vlastností oceľových vlákien je uvedený v tab.
Oceľové vlákna majú vysokú pevnosť a nízky modul pružnosti, nevýhodou je však relatívne veľký priemer vlákien alebo malý špecifický povrch, čo znamená, že väzba medzi vláknami a matricou a pevnosť v ťahu vlákna nemôžu byť aktivované v počiatočnej fáze vytvrdzovania betónu. Pred vznikom prasknutia vlákna prispievajú k prenosu síl v betóne iba nepatrne [4]. Porucha nastáva pomalým vyťahovaním oceľových vlákien alebo vysokopevnostného betónu s dobrým ukotvením v dôsledku rozbitia vlákien [1, 5].
Výkonnosť vlákien v betóne závisí od nasledujúcich parametrov [6]:
Obsah vlákien Pevnosť vlákien v ťahu
Kotviaci mechanizmus vlákna Pomer strán dĺžky vlákna/priemeru vlákna-
ser d, účinnosť vlákien všeobecne rastie so zvyšujúcim sa pomerom l/d.
Pevnosť v ťahu vláknobetónu závisí do veľkej miery od pomeru dĺžky vlákna/priemeru vlákna a od pevnosti spoja medzi vláknom a matricou a rozloženia a orientácie vlákien v betóne [4]. Pre optimálny účinok a zlepšenie vlastností vytvrdeného betónu pomocou vlákien je cieľom čo najrovnomernejšie rozloženie vlákien. Oceľové vlákna musia byť orientované prevažne kolmo na tlakové napätie a v smere ťahového a priečneho ťahového napätia [7]. Skutočné usporiadanie a orientácia vlákien však v praxi závisí od mnohých geometrických, betónovo-technologických a výrobných parametrov [8, 9]. V závislosti na podmienkach spracovania sa distribúcia vlákien môže meniť z hľadiska polohy a smeru v betóne, čo má trvalý vplyv na správanie sa pri nosení, použiteľnosť a životnosť komponentu [10]. Možné distribúcie vlákien sú:
Tab.1 Niektoré aplikácie vláknobetónu
nenosné komponenty nevystužené komponenty (vystužené konštrukčné prvky ďalšie aplikácie vystuženie, zlepšenie funkčných vlastností)
Priemyselné podlahy, základy, základové dosky, tesniace povrchy, dopravné priestory, steny, stropné dosky, drenážne povrchy, potrubia, podlahy suterénu, striekaný betón, nosné steny, záchytné nádrže, oporné múry vysoké až 1 m, tenkostenné prefabrikované diely, steny suterénu, tekutý betón (FD/FDE)
Klenutý betón Škrupiny tunela Vysoko výkonný vláknobetón Odpadové zásobníky (striekaný betón) (napr. SIFCON, SIMCON) Masívna vozovka Dosky hláv pilót Injektované škáry Rúry Hnané a vyvŕtané pilóty Podmorský betón Montované garáže Stabilizácia svahu nosné prvky
2 Vlastnosti oceľových vlákien
Materiál: plech, oceľový drôt nepotiahnutý alebo feromagneticky potiahnutý, napr. B. so zinkom, legovanou nehrdzavejúcou oceľou
Výroba: ťahaná za studena, opracovaná, hobľovaná a roztavená plocha, tvar: rovný ohnutý, hladko skrútený
zvlnené voľné, lepené, okrúhle ryhované, obdĺžnikové, nepravidelné s/bez koncového háku/s hlavovým frézovaním kužeľovité konce so sploštenými zalomenými koncami
Prierez: okrúhly, oválny, obdĺžnikový, nepravidelný, dĺžka l: 12. 70 mm l/d = 30. 80 UHPC: 6. 13 mm, hrúbka d: 0,12. 1,2 mm 0,08. 0,5 mm množstvo: 20. 120 kg/m typicky: 20. 50 kg/m (700,800 kg/m
0,3. 1,5% objemu (striekaný betón do 80 kg/m) 8. 12% objemových)
Pevnosť v ťahu: približne 500. Modul 3 000 N/mmE: 160 (nehrdzavejúca oceľ). 210 kN/mm Predĺženie pri pretrhnutí: 1. 10 (0,25)% hustoty: 7,85 g/cm
824 Betónová a železobetónová konštrukcia 108 (2013), vydanie 12
H.-J. Wichmann, A. Holst, H. Budelmann: Prakticky zameraná metóda merania na určenie množstva a orientácie vlákien v betóne z oceľových vlákien
Rovnomerne rozložené priestorovo (3D) s rôznymi smermi, predovšetkým v jednom smere
Distribuovaná úroveň (2D), napr. B. vo vláknovom striekanom betóne alebo jednoosovo zarovnané s rovnomernou distribúciou vlákien-
ment cez prierez, napr. B. pre výrobky z extrudovaného betónu zo SFB (1D).