Zbrojenie rozproszone: ceny, rodzaje, stosowanie [krok po kroku]

Zbrojenie rozproszone
Zbrojenie rozproszone

Zbrojenie betonu prętami lub siatką to popularna i od dawna stosowana metoda wzmacniania tego najczęściej wybieranego materiału budowlanego. Dodanie do betonu włókien stalowych, polimerowych, szklanych, polipropylenowych lub naturalnych powoduje zmianę parametrów wytrzymałościowych tak, że beton ze zbrojeniem rozproszonym przewyższa ten tradycyjnie zbrojony w zakresie odporności na zginanie, uderzenia oraz uszkodzenia mechaniczne. Poniższy artykuł odpowie na ważne pytania związane z fibrobetonem, czyli betonem zbrojonym przy pomocy rozproszonych włókien.

Zbrojenie rozproszone rodzaje

Beton ze zbrojeniem rozproszonym klasyfikowany jest ze względu na rodzaj zastosowanych do zbrojenia włókien. Najczęściej mamy do czynienia ze zbrojeniami rozproszonymi z włókien:

  • Stalowych;
  • Sztucznych – polimerowych i polipropylenowych;
  • Węglowych;
  • Szklanych;
  • Bazaltowych;
  • Naturalnych organicznych.
Zbrojenie rozproszone z włókien stalowychBeton zbrojony włóknami stalowymi ta nowoczesna i niezwykle wytrzymała mieszanka stosowana jest przede wszystkim do wylewania podłóg, w tym podłóg przemysłowych w magazynach wysokiego składowania, czyli podłóg narażonych na niezwykle wysokie obciążenia. Zastosowane włókna stalowe mają to kapitalne znaczenie dla inwestorów wznoszących budowle na niestabilnym gruncie, gdzie jeszcze do niedawna jedynym rozwiązaniem było wylewanie podłogi po wcześniejszym wzmocnieniu gruntu palami. Dzięki zbrojeniu włóknami stalowymi można znacznie obniżyć koszty inwestycji i zyskać rozwiązanie znacznie bardziej trwałe, od tradycyjnego zbrojenia stalowego z siatkami. Do produkcji zbrojenia betonu stosuje się włókna stalowe ze stali plastycznej o dużej wytrzymałości na rozciąganie (większej niż 2200 MPa). Aby włókna stalowe lub włókna polimerowe dobrze zakotwiły się w betonie stosuje się rozgałęzione końcówki kotwiące. Poprawne zakotwienie włókien to gwarancja nieodkształcania się pod wpływem naprężeń. Aby stalowe zbrojenie rozproszone betonu nie kumulowało się w jednym miejscu, na przykład zbijając się w kulę, producenci mieszanek stosują metodę łączenia zbrojenia rozproszonego klejem w pasma, dzięki czemu łatwiej jest równomiernie rozłożyć włókna stalowe czy włókna polimerowe w wylewce. Dzięki temu beton zbrojony włóknami stalowymi jest tak wytrzymały.
Zbrojenie rozproszone z włókien sztucznychWłókna polimerowe lub polipropylenowe zastępują całkowicie lub ograniczają w znacznym stopniu użycie tradycyjnego zbrojenia stalowego. Zbrojenie rozproszone to rozwiązanie bardzo bezpieczne a przy tym niezwykle ekonomiczne – cena włókien sztucznych jest niższa od ceny stali; przy produkcji zbrojenia rozproszonego emisja CO2 do środowiska jest znacznie mniejsza, niż przy wydobyciu rud żelaza i wytapianiu stali w hutach. Sprawdzone jest, że beton zbrojony polimerami lub polipropylenem jest bardziej wytrzymały na pękanie, ma zwiększoną wytrzymałość na rozciąganie i na uderzenia oraz na działanie zwiększonych temperatur roboczych. Włókna polimerowe są nie tylko tańsze, ale ich użycie skraca czas montażu. Dozowanie włókien polipropylenowych jest proste; włókna polimerowe nie zbrylają się i łatwo dają się mieszać. Zbrojenia betonu z włókien polipropylenowych nie korodują, więc w wielu przypadkach wybór tego rodzaju materiału jest oczywistością. Bardzo dobrze beton zbrojony włóknami sztucznymi sprawdza się przy budowie oczyszczalni ścieków i kanalizacji ściekowej, części elektrowni wodnych oraz obiektów sportowych związanych z dyscyplinami wodnymi. Poza środowiskami narażonymi na kontakt z wodą beton zbrojony polimerami lub polipropylenem wykorzystywany jest do budowy tuneli drogowych, obudowy skarp, tuneli górniczych i elektrowni, hali produkcyjnych, magazynów, budynków gospodarskich w rolnictwie (obory, silosy, magazyny zbożowe). Włókna polimerowe stosuje się też do wielu innych, niespecjalistycznych budowli w których z tego rodzaju betonu buduje się schody, szyby, fasady, elementy projektowe.
Zbrojenie rozproszone z włókien węglowychWłókna węglowe kojarzymy przede wszystkim z sektorem lotniczym, motoryzacją oraz produkcją sprzętu sportowego. Lekkie i bardzo wytrzymałe włókna węglowe okazały się także doskonałym komponentem do zbrojenia betonu. Zastosowanie włókien węglowych do zbrojenia betonu pozwala zmniejszyć wagę konstrukcji – w porównaniu z tradycyjnym żelbetem, beton z włóknami węglowymi jest lżejszy o około 75%. Zastosowanie włókien do zbrojenia rozproszonego gwarantuje większą elastyczność i wytrzymałość betonu. Dodatkowo włókna węglowe nie ulegają korozji, przez co fibrobeton węglowy ma większą żywotność, od betonu zbrojonego metalem. Ostatnio sporo uwagi poświęca się na badanie parametrów betonu ze zbrojeniami rozproszonymi wykonanymi z tkanin z włókien węglowych. Włókna węglowe jako zbrojenie rozproszone betonu pozwalają na budowanie znacznie cieńszych ścian fasad, co przy takich samych wymiarach zewnętrznych budynku oznacza przyrost powierzchni. Warto podkreślić w tym miejscu, że wykonanie tego rodzaju zbrojenia rozproszonego wymaga niezwykłej dokładności, a najlepiej użycia maszyn, stąd przyszłość betonu węglowego zawierającego włókna węglowe należy do sfery producentów prefabrykatów.
Zbrojenie rozproszone z włókien szklanychPróby zbrojenia betonu włóknami szklanymi przeprowadzano jeszcze przed II wojną światową. Wiodący w nich rosyjscy naukowcy nie odnosili jednak sukcesów, ponieważ alkaliczne środowisko betonu niszczyło włókna szklane. W latach sześćdziesiątych sposób na to znaleźli Brytyjczycy, którzy do betonu dodali włókna szklane odporne na działanie alkaliów. Zbrojenie szkłem dało rewelacyjne rezultaty, głównie w zakresie oszczędności masy. Włókna szklane poprawiają wodoszczelność betonu, wzmacniają ognioodporność, ale takie zbrojenie rozproszone nie przyczynia się do poprawy wytrzymałości betonu na obciążenia czy zginanie. Lekkość oraz wodo- i ognioodporność betonu zbrojonego włóknem szklanym wykorzystuje się do budowy fasad w wieżowcach. W Stanach Zjednoczonych beton z dodatkiem zbrojenia rozproszonego (włókna szklane) to podstawowy materiał służący do obudowy wysokich budynków. Płyty o grubości 1,25 cm są lekkie. Wykończenia przypominające kamień naturalny dodają dodatkowo uroku budowlom. Podobnie jak w przypadku włókien węglowych najnowszym wynalazkiem jest fibrobeton szklany tekstylny, to znaczy taki, w którym nie zastosowano pojedynczych włókien szklanych a tkaninę (dokładnie matę) utkaną z włókna szklanego. Zastosowanie zbrojenia rozproszonego w formie tkaniny szklanej zwiększyło wytrzymałość betonu na rozciąganie i w sposób rewolucyjny poprawiło parametr nośności. Badania przeprowadzone w laboratoriach TU Dresden wskazują na wzrost nośności o nawet 125% w przypadku zastosowania warstwy wykonanej z betonu zbrojonego tkaniną szklaną. Technologię tę zastosowano w roku 2006 przy budowie mostu pieszego w Oschatz w Saksonii na terenach Wystawy Ogrodniczej. Most o grubości trzech centymetrów waży pięć ton. Gdyby taki most wznieść w tradycyjnej technologii zbrojenia żelbetem jego waga sięgnęłaby 25 ton.
Zbrojenie rozproszone z włókien bazaltowychWłókna bazaltowe należą do materiałów pochodzenia naturalnego. Otrzymuje się je w wyniku przetopienia skały bazaltowej (temp. 1400 stopni Celsjusza). Włókna dodawane do betonu mają od 24 do 54 mm długości, średnicę 12 do 18 μm (mikrometr, czyli jedna milionowa część metra) oraz chropowatą, nierówną strukturę powierzchni. Włókna bazaltowe stosowane jako zbrojenie rozproszone są odporne na korozję i działanie środowiska alkalicznego. Bardzo dobrze znoszą zmiany temperatury oraz promieniowanie UV. Beton z włóknami bazaltowymi jest odporny na ścieranie, działanie wysokich i niskich temperatur. Doskonale sprawdza się w roli izolatora ciepła i elektryczności. Co ważne fibrobeton bazaltowy tworzy transparentne środowisko magnetyczne, w którym mogą bez zakłóceń pracować bardzo precyzyjne i wrażliwe urządzenia, m.in. radary. Zbrojenie rozproszone to także znacznie niższa waga betonu – trzy razy mniejsza, niż betonu zbrojonego stalą. Beton z bazaltem jest materiałem ekologicznym w 100 procentach ulegającym biodegradacji. Znajduje zastosowanie do wznoszenia obiektów specjalnych, między innymi elektrowni atomowych oraz elewacji wieżowców.
Zbrojenie rozproszone z włókien naturalnychZbrojenie rozproszone z włókien organicznych to łatwo dostępne, ale najrzadziej wykorzystywane włókna. Powodem jest niska odporność składników organicznych na działanie alkaliów oraz innych czynników sprzyjających degradacji. Do zbrojenia stosuje się włosie końskie, sizal, włókna kokosowe, celulozę. Spośród wymienionych najbardziej trwałym materiałem jest kokos. Przy produkcji betonu z zawartością włókien naturalnych ważne jest równomierne rozmieszczenie ich w mieszance. Pomocą mogą służyć substancje zwane super plastyfikatorami, które wspomagają uzyskanie najlepszych rezultatów. Ze względu na biodegradowalność włókien beton z takim zbrojeniem należy stosować tam, gdzie obniżenie parametrów w czasie nie będzie miało znaczenia dla konstrukcji. Jako przykład można podać budowę betonowych ażurowych wzmocnień podtrzymujących skarpy przy autostradach czy drogach szybkiego ruchu. Z biegiem czasu roślinność rosnąca na skapie dobrze ukorzeni się, więc ubytki zbrojenia nie zagrożą stabilności skarpy.

Historia betonu

Aby zrozumieć czym jest zbrojenie rozproszone warto przypomnieć sobie wiedzę na temat betonu jako takiego. Jest wynalazkiem tak starym, jak pierwsze cywilizacje w basenie Morza Śródziemnego. Archeologiczne ślady używania betonu prowadzą nas do 7 tysiąclecia przed naszą erą na tereny współczesnego Izraela oraz Serbii, gdzie stosowano w chatach wylewki składem przypominające beton.

Na większą skalę jako pierwsi mieszankę kruszywa, wapna, gipsu i wody zastosowali do wznoszenia swoich budowli starożytni Asyryjczycy – lud tworzący potężne państwo w Międzyrzeczu. Działo się to mniej więcej cztery tysiące lat przed powstaniem Polski.

Metodę wytwarzania i stosowania betonu od Asyryjczyków przejęli Egipcjanie, ale do perfekcji doprowadzili ją Rzymianie. Do mieszanki wody, gipsu, wapna i kruszywa dodawali popiół wulkaniczny (powstawała tak zwana pucolana) oraz sproszkowane dachówki.

Pucolana była osiągnieciem wyjątkowym, bowiem popioły wulkaniczne mają zdolność wiązania w każdym środowisku, również w wodnym, co tłumaczy szerokie zastosowanie tego materiału głównie jako zaprawy hydraulicznej. Mosty i akwedukty rzymskie wzniesione w okresie republiki (ok. 200 r. p.n.e.) oraz później, w czasach cesarstwa, mają się całkiem nieźle i do dzisiaj bez problemu pełnią swoje pierwotne funkcje.
Nasz podziw dla rzymskich budowniczych wzbudza także wzniesiona w początkach II wieku ważąca 5 tysięcy ton kopuła Panteonu.

Beton zbrojony jest wynalazkiem Francuzów. Jako pierwszy demonstrował światu technologię wzmacniania betonu prętami żelbetonowymi Joseph-Louis Lambot w roku 1855 w Paryżu. Podczas wystawy światowej zaprezentował wykonaną w roku 1848 betonową barkę wzmocnioną prętami metalowymi. Metodę zbrojenia siatką przypadkiem odkrył, a następnie opatentował w roku 1867 ogrodnik Joseph Monier.

Historia zbrojenia rozproszonego

Aby poznać historię fibrobetonu znów należy cofnąć się w czasie do Mezopotamii. W Asyrii, a potem w innych państwach regionu, do glinianych cegieł dodawano pociętą słomę oraz sierść zwierząt. Ten moment możemy przyjąć jako początek poszukiwania metod wzmacniania materiałów budowlanych zbrojeniem z włókien.

Z początkiem XX wieku świat zaczął masowo stosować eternit – betonowy wyrób wzmacniany włóknami z azbestu. Obecnie azbest ze względu na szkodliwe oddziaływanie na zdrowie ludzi i zwierząt wycofany jest z produkcji i stosowania (w UE wycofany w roku 1983, w Polsce w 1997 r.).

Prace nad poprawą wytrzymałości betonu prowadzone były równolegle w wielu laboratoriach na całym świecie. W latach sześćdziesiątych odkryto, że dodanie do betonu pociętych kawałków drutu znacznie poprawia parametry materiału. Tak zwany drutobeton, czyli beton zbrojony włóknami stalowymi zaprezentowali w teorii a następnie wdrożyli do produkcji w roku 1963 J. Romualdi i G. Batson. W latach siedemdziesiątych zaczęto używać włókien stalowych o innym kształcie. W wieku XX opracowano także metody zbrojenia betonu włóknami polipropylenowych i szklanych.

Lata osiemdziesiąte XX wieku to próby użycia włókien naturalnych:

  • sizalu,
  • celulozy,
  • bambusa
  • nowoczesnych włókien węglowych, aramidowych i innych polimerowych.

Dzięki badaniom i wieloletnim próbom uznaje się, że najlepsze efekty daje stosowanie włókien stalowych, propylenowych i szklanych a przyszłość z całą pewnością należy do włókien węglowych.

Fibrobeton z włóknami stalowymi polepsza właściwości mechaniczne betonu, stąd zastosowanie zbrojenia rozproszonego jako materiału do wzmacniania betonu konstrukcyjnego; zbrojenia z włókna stalowego dodatkowo zabezpieczają przed zarysowaniami.

Beton ze zbrojeniem rozproszonym z włókien polipropylenowych i szklanych doskonale sprawdza się w roli betonu architektonicznego. Włókna tego rodzaju eliminują ryzyko powstawania pęknięć skurczowych matrycy cementowej.

W budownictwie coraz częściej docenia się także beton zbrojony włóknami naturalnymi. Jest on niezawodną metodą do zbrojenia gruntów. Wprowadzenie do niestabilnego gruntu elementów charakteryzujących się dużą wytrzymałością na rozciąganie to najlepsza droga do poprawy wytrzymałości gruntu. Aby włókna naturalne nie uległy szybkiej biodegradacji do zbrojenia betonu stosuje się włókna kokosowe, które są wyjątkowo trwałe.

Jak włókna wpływają na zbrojenie betonu?

Jak włókna wpływają na zbrojenie betonu?

Beton ze zbrojeniem rozproszonym to wylewka lub prefabrykat wzbogacony dodatkiem włókien określonego rodzaju. W fibrobetonie obok tradycyjnych składników mieszanki, jakimi są kruszywo, cement i woda, ogromną rolę odgrywają dodane włókna, które stanowią zbrojenie rozproszone betonu.

Najważniejszym zadaniem zbrojenia rozproszonego jest zapobieganie powstawaniu rys oraz mikropęknięć w świeżym betonie, stąd włókna stalowe, czy włókna polimerowe odgrywają kluczową rolę w pierwszej fazie wiązania betonu, czyli w okresie 2-3 tygodni od zastosowania. Jednak włókna korzystnie działają również w dalszej perspektywie czasowej. Zastosowanie zbrojenia rozproszonego znacznie poprawia jakość betonu, jego cechy użytkowe i parametry mechaniczne.

Zastosowanie zbrojenia rozproszonego:

  1. Minimalizuje ryzyko wystąpienia rys skurczowych na całej grubości przekroju.
  2. Wydatnie poprawia parametry szczelności.
  3. Zwiększa wytrzymałość betonu na rozciąganie, co ogranicza powierzchniowe pękanie plastyczne.
  4. Poprawia parametr mrozoodporności.
  5. Zwiększa odporności na ogień; eliminuje powstawanie odprysków betonu w czasie pożaru.
  6. Poprawia reakcję konstrukcji na obciążenia dynamiczne poprzez zwiększenie stopnia pochłaniania energii.
  7. Polepsza urabialność betonu (zdolność do łatwego i dokładnego wypełniania form przy zachowaniu szczelności i jednorodności struktury).
  8. Umożliwia zastąpienie siatek zbrojeniowych przeciwskurczowych w płytach fundamentowych, stropowych i podkładowych. Włókna rozłożone równomiernie skutecznie poprawiają parametry betonu na całej grubości przekroju, a nie tylko w warstwach przypowierzchniowych.
  9. W niektórych przypadkach umożliwia zastosowanie przekroju betonowego o mniejszej grubości.
  10. Dzięki jednorodności i mniejszej segregacji składników przy produkcji betonu włókna dozowane zgodnie z recepturą dają możliwość produkowania powtarzalnych mieszanek o dokładnie tych samych parametrach.

Technologia zbrojenia betonu włóknami pozwala poprawić większość podstawowych parametrów materiału, w tym:

  • Odporność na wgniecenia;
  • Wytrzymałość;
  • Odporność na uszkodzenia mechaniczne;
  • Ognioodporność;
  • Antykorozyjność;
  • Odporność na ścieranie;
  • Odporność na kruszenie.

Zbrojenie rozproszone poprawia spójność, dzięki czemu beton nie ulega degradacji pod wpływem działania wilgoci, nie rozwarstwia się (eliminacja zjawiska samodylatacji).

Parametry zbrojenia rozproszonego

Zbrojenie betonu włóknami do niedawna stosowane było przy budowie tuneli czy obiektów specjalistycznych. Obecnie z powodzeniem można wykorzystać zbrojenie rozproszone przy budowie domu. Beton z takim zbrojeniem można wykonać samodzielnie lub zakupić prefabrykaty wykonane w tej technologii.

Ze względu na różne włókna fibrobeton posiada zróżnicowane parametry. Niektóre z nich opisane zostały powyżej przy charakterystyce poszczególnych rodzajów betonu ze zbrojeniem rozproszonym.

Ogólnie fibrobeton uznać należy za materiał przewyższający beton zbrojony w sposób tradycyjny pod wieloma względami. Warto w tym miejscu wymienić:

  • Zwiększenie odporności na zarysowania i pęknięcia (zbrojenie włóknami mostkuje rysy i pęknięcia); nawet po zarysowaniu beton nie traci parametrów nośnych; rzadko powstające zarysowania lub pęknięcia są znacznie mniejsze i płytsze, niż w przypadku betonu ze zbrojeniem tradycyjnym;
  • Niższy ciężar własny, co przekłada się na znaczne zredukowanie wagi gotowych konstrukcji i pozwala wznosić obiekty bardziej kompaktowe, co wiąże się z oszczędnością miejsca pod zabudowę;
  • Beton z włóknami jest bardziej plastyczny i łatwo formowalny, co stwarza możliwość stosowania go do budowy konstrukcji wyjątkowo wymagających i skomplikowanych, o nietypowych kształtach;
  • Wysoka wytrzymałość na rozciąganie przy zginaniu; w zależności od rodzaju włókien jest to wzrost od trzech do pięciu razy w porównaniu z żelbetonem;
  • Zwiększona o 15-30% wytrzymałość na ściskanie;
  • Podniesiona odporność na rozciąganie;
  • Wysoka odporność na uderzenia i uszkodzenia mechaniczne (kilkakrotnie przewyższająca beton tradycyjny);
  • Większa odporność na ścieranie;
  • Obniżone o 10 do nawet 30% parametry skurczu i pełzania (pełzanie to narastanie odkształceń powstających pod wpływem działania obciążeń stałych; skurcz to zjawisko polegające na zmianie objętości betonu na skutek oddziaływania zjawisk fizycznych i chemicznych);
  • Wysoka mrozoodporność, ognioodporność, wodoszczelność.

Nawet jeśli fibrobeton ulega pęknięciu, to zbrojenie rozproszone zapobiega jego zniszczeniu. Fibryny działają wewnątrz kompozytu spajająco i zapobiegają rozerwaniu struktury. Powstałe naprężenia są przenoszone i równomiernie rozkładane w całym obszarze a dodatkowo włókna zmniejszają ryzyko powstawania pęknięć skurczowych.

Zastosowanie zbrojenia rozproszonego betonu

Parametry betonu ze zbrojeniem rozproszonym świadczą o jego wysokiej jakości, stąd szerokie zastosowanie tego materiału budowlanego.

Jeszcze stosunkowo niedawno zbrojenie rozproszone w betonie można było spotkać przy budowie inwestycji wyjątkowych, dzisiaj to popularny, coraz częściej stosowany materiał we wszystkich dziedzinach budownictwa. Powoli standardem staje się zbrojenie rozproszone przy budowie domu jednorodzinnego.

Fibrobeton stosuje się tam, gdzie szuka się oszczędności pieniędzy, czasu oraz gdzie znaczenie mają materiały o wysokiej odporności i wytrzymałości przy jednoczesnej lekkości.

Na pewno warto zastosować zbrojenie rozproszone przy budowlach wielkopowierzchniowych, szczególnie takich, gdzie posadzki zarażone są na znaczne obciążenia. Jako przykład mogą służyć obiekty przemysłowe, zarówno hale produkcyjne, jak i magazyny wysokiego składowania.

Budowle z betonu ze zbrojeniem rozproszonym mogą być wznoszone w różnych strefach klimatycznych – beton odporny jest na działanie promieniowania UV oraz wysokie i niskie temperatury.

Wysoka odporność na działanie wody sprawia, że fibrobeton (szczególnie z włóknami szklanymi, sztucznymi i węglowymi) może być zastosowany przy budowie obiektów permanentnie narażonych na działanie wody: mostów, kanalizacji, oczyszczalni ścieków, basenów kąpielowych, infrastruktury na torach wioślarskich czy kajakowych, szamb, elektrowni wodnych.

Lekkość betonu z włóknami czyni go materiałem idealnym do budowy fasad wieżowców czy wznoszenia konstrukcji na mniej stabilnym gruncie, gdzie liczy się ciężar budowli.

Dobra izolacja termiczna i elektryczna to zalety, które pozwalają z betonu zbrojonego włóknami budować słupy dla trakcji wysokiego napięcia.

Oto lista zastosowań fibrobetonu z różnymi rodzajami włókien:

  • Obiekty przemysłowe (głównie posadzki posadowione na gruncie oraz na palach);
  • Drogi, autostrady, mosty;
  • Elektrownie;
  • Bloki dla reaktorów w elektrowniach atomowych;
  • Lotniska (nawierzchnie z pasami startowymi oraz budynki);
  • Fundamenty i stropy międzykondygnacyjne budynków mieszkalnych oraz użyteczności publicznej;
  • Ściany oporowe przy nasypach;
  • Zapory wodne, kanały, śluzy, zbiorniki wodne;
  • Oczyszczalnie ścieków, kanały kanalizacyjne, szamba;
  • Obiekty sportowe, w tym dla sportów wodnych;
  • Rury i płyty osłonowe;
  • Fasady budynków, w tym wieżowców;
  • Tunele drogowe, górnicze i w elektrowniach;
  • Budynki wznoszone w miejscach o wzmożonej aktywności sejsmicznej;
  • Stoki kolejowe i tory kolejowe;
  • Fundamenty pod maszyny i wszystkie inne konstrukcje narażone na obciążenia dynamiczne.

Zbrojenie rozproszone zalety i wady

Opisując beton zbrojony włóknami konieczne jest zestawienie podsumowujące zalety i wady tego materiału budowlanego.

Zbrojenie rozproszone zalety

  • Wysoka odporność na zmiany temperatury (przedział od około -30 do +75 stopni Celsjusza);
  • Odporność na działanie wody, antykorozyjność (z wyjątkiem betonu z włóknami stalowymi);
  • Mniejszy ciężar właściwy;
  • Podwyższona odporność na rozpad podczas eksplozji lub pożaru;
  • Wysoka odporność na udary i rozciąganie;
  • Wysoka odporność na ścieranie;
  • Wysoka odporność na skurcz podczas wiązania; minimalizacja wystąpienia zjawiska pękania i pełzania;
  • Poprawa plastyczności elementów betonowych;
  • Dobra spójność mieszanki; poprawa możliwości tłoczenia na duże odległości;
  • Wysoka szczelność – minimalne ryzyko powstawania mikropęknięć oraz samodylatacji;
  • Zmniejszenie zużycia betonu;
  • Dobre właściwości adhezyjne.

Dla przeciętnego inwestora stawiającego dom jednorodzinny czy inny budynek mieszkalny zastosowanie fibrobetonu w stropach oznacza znaczne uproszczenie procesu budowlanego. Unika się w ten sposób błędów przy układaniu zbrojenia betonu, oszczędza czas i redukuje koszty. Stosowanie zbrojenia rozproszonego zamiast (lub wraz z) tradycyjnego zbrojenia stalowego to wytrzymalszy beton, o czym można przekonać się sprawdzając i oceniając zabezpieczenie naroży.

Zbrojenie rozproszone wady

  • Trudności z samodzielnym wykonaniem niektórych rodzajów fibrobetonu; zdecydowanie najlepiej jest, gdy dozowanie składników, głównie włókien, jest zautomatyzowane, a to niestety podnosi koszty produkcji.
  • Konieczność stosowania kruszywa o małych ziarnach.
  • Konieczność stosowania preparatów uplastyczniających beton podczas mieszania.
  • Koszty włókien.

Wszystkie wymienione powyżej wady betonu ze zbrojeniem rozproszonym można ująć krótko: wysoki koszt produkcji fibrobetonu. To główna wada, która niestety często wyklucza stosowanie tego materiału tam, gdzie szuka się oszczędności. Jednak myśląc perspektywicznie można z prawdopodobieństwem bliskim pewności orzec, że beton zbrojony włóknami przetrwa znacznie dłużej, od betonu zwykłego czy żelbetonu, a nawet po upływie okresu przewidywanej dla niego żywotności zbrojenie rozproszone zachowa swoje właściwości.

Ile kosztuje zbrojenie rozproszone betonu?

Opisanie cen zbrojenia rozproszonego nie jest proste i jednoznaczne. Wszystko zależy o tego, czy mówimy o kosztach wykonania betonu po wcześniejszym zakupie komponentów, w tym włókien do zbrojenia betonu, czy też zakupujemy gotową mieszankę przywożoną na plac budowy. Jest także możliwość wyceny gotowych prefabrykatów z betonu zbrojonego włóknami wykonanych w fabryce.

Producenci materiałów najczęściej personalizują wyceny w zależności od ilości zamówionego towaru oraz odległości (koszty transportu mieszanki lub przesyłki włókien). Ważna jest także klasa betonu. Najpopularniejszy rodzaj firbrobetonu, czyli beton zbrojony włóknami stalowymi można zakupić w cenie około 5 zł za z kg.

Cena włókien obecnie kształtuje się tak:

  • Stalowe – od 8 do kilkunastu złotych za 1 kg;
  • Polimerowe – ok. 25 zł za 1 kg;
  • Polipropylenowe – od około 17 do 30 zł za 1 kg;
  • Szklane – powyżej 40 zł /1 kg; średnio ok. 45 zł;
  • Bazaltowe – około 40 zł/1 kg;
  • Węglowe – ceny tkanin z włókna węglowego zależą od grubości i struktury; zazwyczaj jest to powyżej 100 – 120 zł za 1 m2 tkaniny.

Jak stosować zbrojenie rozproszone krok po kroku?

Jak stosować zbrojenie rozproszone krok po kroku?

Pytanie ważne dla każdego inwestora, który chce użyć na budowie betonu ze zbrojeniem rozproszonym ale ma ograniczone środki brzmi: czy można beton zbrojony włóknami wykonać samodzielnie na placu budowy?

Odpowiedź na pewno ucieszy oszczędnych budowlańców: tak, taki beton można zrobić samemu. A dodatkowo, aby oszczędności były jeszcze większe samodzielnie można wykonać włókna na zbrojenia rozproszone betonu.

Jak zrobić włókna samodzielnie?

Oczywiście w warunkach domowych nie podobna otrzymać wysokiej jakości włókien szklanych czy węglowych i bazaltowych. Jednak przygotowanie zbrojenia ze stali czy polimerów nie jest sprawą ani trochę skomplikowaną.

Włókna stalowe wytworzymy poprzez pocięcie drutu stalowego na odcinki o określonej długości. Długość tego rodzaju włókien to od 25 do 100 mm; średnica drutu od 0.4 do 1,1 mm. Ile potrzebujemy włókien? Norma to od 0,5 do 1 % objętości, czyli w tym przypadku od 40 do 80 kg stalowych włókien na 1 m sześcienny betonu.

Zbrojenie rozproszone z tworzywa sztucznego można wykonać ze sznurka polipropylenowego lub toreb polimerowych wykorzystywanych na zakupy (pociętych na cienkie paseczki). Włókna polimerowe powinny mieć długość w przedziale 6 – 54 mm przy średnicy 12-34 μm. Udział objętościowy włókien polimerowych w mieszance to od 0,5 do 2% objętości betonu. W przeliczeniu na wagę wychodzi nam, że na 1 m sześcienny betonu należy dodać od 0,6 do 1 kg włókien polimerowych lub polipropylenowych.

Jak przygotować wylewkę z dodatkiem zbrojenia z włókien szklanych?

Włókien szklanych w warunkach domowych nie warto produkować, tym bardziej, że zakup tego materiału w dobrych składach budowlanych nie powinien być żadnym problemem. Zakupione zbrojenie rozproszone ma postać niewielkich płatków, które łatwo można wmieszać w przygotowywaną zaprawę jastrychową

Beton z włóknami szklanymi polecany jest do wylewania jastrychu. Ten szczególny rodzaj wylewki wymaga zastosowania materiału o najlepszych parametrach, a takie właśnie zapewnia zbrojenie z włókna szklanego.

Zastosowanie włókien szklanych w wylewkach pozwala zwiększyć wytrzymałość na zginanie. Beton z płatkami szklanymi doskonale poradzi sobie z kurczeniem się budynku, pęcznieniem gleby i innymi obciążeniami powstającymi w czasie eksploatacji.

Włókno szklane zapobiega stratyfikacji zaprawy. Bardzo ważne jest także to, że szklany wsad do jastrychu nie ulega procesom gnilnym ani niszczącej działalności czynników zewnętrznych.

Wielką zaletą wylewki z betonu z włóknem szklanym jest używanie małej ilości wody, przez co wylewka szybko wiąże dzięki czemu nie tworzą się mikrostudzienki destrukcyjnie działające na ciągłość struktury. Podłogi z betonu zbrojonego włóknem szklanym cechuje wysoka hydroizolacja. Wylewka nie tylko nie przepuszcza wody, ale także nie absorbuje jej w nadmiarze.

Dzięki wysokiej odporności na temperatury jastrych z włóknem szklanym można stosować tam, gdzie podłogi narażone są na przemarzanie. Ten rodzaj betonu różni się w tym zakresie od betonu konwencjonalnego, który łatwo niszczeje pod wpływem niskich temperatur.

Aby przygotować dobrej jakości zaprawę należy przygotować zbrojenie rozproszone w odpowiedniej ilości i długości od 6 do 20 mm. Producenci konfekcjonują włókno szklane w paczuszki od 600 g do 10 kg – każdy może więc dobrać wielkość pakietu do swoich potrzeb.

Kolejność wykonywania czynności jest następująca:

  1. Przygotować piasek i cement – odmierzyć określone w proporcjach ilości. Warto zadbać o to, aby piasek był czysty.
  2. Dokładnie połączyć piasek i cement w jednorodną mieszaninę.
  3. Dodać do mieszaniny zbrojenie rozproszone betonu. Ilość włókna powinna być równa połowie objętości piasku i cementu. Najlepiej więc do odmierzania komponentów używać tego samego naczynia.
  4. Wymieszać piasek, cement i zbrojenie rozproszone na sucho.
  5. Dodać wodę. Ilość płynu uzależniona jest od ilości piasku i cementu. Za optymalną proporcję uważa się 0,5 litra wody na 1 kg roztworu.
  6. Wymieszać zaprawę w betoniarce. Czas mieszania powinien być zwiększony o 12-15 % w stosunku do czasu, jaki potrzebny jest na wykonanie zwykłego betonu.
  7. Aplikacja wylewki jastrychowej z betonu zbrojonego włóknem szklanym. To czynność, która niczym nie różni się od wykonywania zwykłej wylewki betonowej.

Jak dobrze odmierzyć ilość włókien szklanych?

Aby mieć pewność, że ilość dodanych włókien szklanych jest odpowiednia warto wiedzieć więcej jak działają zbrojenia rozproszone tego typu. Ustalone przez producentów wagowe proporcje stanowią:

  • Dodanie 300 g włókna na 1 m 3 niewiele zmienia parametry betonu; nie poleca się do stosowania na wylewki jastrychowe;
  • Dodanie 600 g na 1 m 3 znacznie zwiększa żywotność wylewki, a ponadto zwiększa odporność na wilgoć i ciągliwość;
  • Dodanie od 800 do 1500 g włókna szklanego pozwala osiągnąć najlepsze rezultaty; mieszanka będzie miała maksymalną odporność na ścieranie, podobnie najwyższą wytrzymałość i elastyczność.

Mając podane proporcje na 1 metr sześcienny nie musimy produkować mieszanki w nadmiarze, ale obliczając jaka ilość jest nam potrzebna dokładnie ustalimy ilość wsadu szklanego. Jest to ważne głównie ze względu na jego cenę.

Znając powierzchnię planowanej wylewki oraz jej grubość obliczamy objętość a następnie ustalamy współczynnik w odniesieniu do 1 m3. Zakładając, że wylewamy podłogę o powierzchni 10 m2 i grubości 50 mm będziemy potrzebować około 0,5 m3 mieszanki, czyli wsad włókna powinien być na poziomie 400 do 750g przy założeniu, że planujemy wytworzenie betonu o najlepszych parametrach.

Jeśli na placu budowy zamierzamy użyć innego rodzaju betonu zbrojonego włóknami to należy dokonać obliczeń odpowiednio dobranych do rodzaju włókien.

Jak wykonać beton ze zbrojeniem rozproszonym?

Przygotowanie mieszanki betonu z włóknami zbrojeniowymi w zasadzie niewiele różni się od procesu produkcji betonu zwyczajnego. Jeśli korzystamy z betonu przywiezionego przez betoniarkę samochodową, to wystarczy dodać odmierzony wsad włókien i mieszać go przez 5-10 minut. Jeśli mieszankę wykonujemy od podstaw na zaprawie to czas mieszania należy wydłużyć o jakieś 12 – 15 % w stosunku do czasu, jakiego wymaga beton zwyczajny.

Podsumowanie

Zastosowanie betonu zbrojonego włóknami jest faktem powszechnym, a wszystko wskazuje na to, że w przyszłości beton zbrojony włóknami stalowymi, czy włóknami polimerowymi stanie się wiodącym i będzie stosowany zamiast tradycyjnego zbrojenia stalowego żelbetowego czy z siatki zbrojeniowej.

O ile fibrobeton już króluje jako zbrojenia betonu na budowach dróg, autostrad, lotnisk, elektrowni, o tyle zbrojenie rozproszone przy budowie domu jednorodzinnego nie jest jeszcze standardem. Warto jednak zastosować zbrojenie rozproszone tam, gdzie zależy nam na podniesieniu parametrów betonu i przedłużeniu jego żywotności. Doskonałym wyborem będzie beton uzbrojony włóknami zastosowany do budowy basenu ogrodowego, szamba, wylewek na gruncie i stropów.

W handlu dostępne są gotowe mieszanki z różnymi rodzajami włókien. Można także zakupić oddzielnie zbrojenie rozproszone zawierające włókna stalowe, włókna szklane, czy włókna polimerowe, oraz pozostałe komponenty. Można także niektóre zbrojenia rozproszone wykonać samodzielnie w warunkach domowych. Przy większych inwestycjach warto przemyśleć zakup betonu do budowy domu w betoniarni.

1 Komentarz
Inline Feedbacks
Zobacz wszystkie komentarze
Bogna

Artykuły na tym blogu to prawdziwe kompendium wiedzy dla wszystkich zainteresowanych budownictwem i wykańczaniem wnętrz. Autorzy nie tylko prezentują szeroki kontekst działań w branży, ale także zagłębiają się w konkretne technologie, materiały czy techniki projektowania i wykonawcze, co sprawia, że czytelnik może uzyskać kompleksową wiedzę na temat różnych aspektów budownictwa. Co więcej, doceniam różnorodność tematów poruszanych na tym blogu, od praktycznych porad po analizy trendów czy refleksje nad przyszłością branży. To miejsce, gdzie każdy znajdzie coś dla siebie, niezależnie od poziomu zaawansowania czy specjalizacji. Autorzy zasługują na uznanie za ich wysiłek w tworzeniu wartościowych treści, które inspirują do działania i poszerzają horyzonty czytelników.