Vlakna u betonu se koriste još od antičkih vremena. Kroz historiju, ljudi su upotrebljavali konjsku dlaku u malteru i slamu u glinenim blokovima. Danas, kada pomislimo na betonsku armaturu mislimo na čelične šipke ili mrežu. To je sveprisutan koncept star više od 100 godina, čelik i beton, dva materijala koja besprijekorno rade zajedno. Ali, da li zaista besprijekorno rade, ili jednostavno nismo razmotrili postoji li bolja opcija.
Tehnološki napredak često nailazi na otpor, jer ljudi imaju tendenciju da sumnjaju u promjene i drže se tradicionalnih metoda. Na primjer, kada je armirani beton prvi put uveden krajem 19. vijeka, mnogi su ga smatrali nepouzdanim u poređenju s masivnim kamenim konstrukcijama, ali je ubrzo postao ključni građevinski materijal. Danas se sintetička vlakna, iako razvijena kao napredna zamjena za čelična vlakna i testirana prema istim europskim normama, suočavaju sa skepticizmom pojedinaca. Ipak, ova vlakna postaju novi standard, dok istovremeno obaraju rekorde u svijetu po širokoj primjeni i dokazanim performansama zamjenjujući čelična vlakna i čelične mreže.
Polimerna (sintetička) vlakna prema EN 14889-2:2006
Vlakna za beton u EN 14889-2 su klasifikovana u dvije klase. Klasa 1 su mikro vlakna dok su klasa 2 makro vlakna. Jedina sličnost između ova dva proizvoda je što su proizvedeni od iste sirovine polipropilena.
Mikro sintetička vlakna (AVCP Sistem 3) – <0,30 mm u prečniku su fina vlakna poput dlačica tipično dužine između 6 mm i 18 mm. Mikro sintetička vlakna ne pružaju nikakvu duktilnost nakon pucanja. Ne kontroliraju pucanje očvrslog betona i ne mogu se koristiti umjesto druge armature. Ona se ne mogu uzeti u obzir u konstrukcijskom projektu betona.
Primarna funkcija mikro vlakana je kontrola pukotina od plastičnog slijeganja i skupljanja betona, a istraživanja su pokazala da pri korištenim dozama ova vlakna nemaju značajnu sposobnost prenošenja opterećenja preko pukotine u očvrslom betonu. Također, velike doze mikrovlakana će biti teže miješati, jer će broj vlakana i “površina“ vlakana biti izuzetno visoki što može uzrokovati probleme s miješanjem i značajan gubitak u slijeganju (slump). Visoka doza mikrovlakana se ne može koristi umjesto makro vlakana u malim dozama. Doziranje iznosi 0,30-0,90 kg/m3.
Makro sintetička vlakna (AVCP Sistem 1) – >0,30 mm u prečniku su kratki diskretni elementi (poput čačkalice) i tipično dugi između 30 mm i 65 mm. Makro sintetička vlakna povećavaju duktilnost betona, poboljšavajući kapacitet betona nakon pucanja i mogu se koristiti kao jedino ojačanje u mnogim betonskim konstrukcijama.
Tradicionalno, betonska armatura je bila sinonim za upotrebu čeličnih šipki ili mreže – koncept duboko ukorijenjen u građevinskoj praksi više od jednog stoljeća. Kombinacija čelika i betona dugo je smatrana kao idealan spoj materijala koji savršeno funkcionišu zajedno. Ipak, ovaj tradicionalni pristup često zanemaruje osnovne nedostatke oba materijala.
Makro sintetička vlakna ili tradicionalna čelična armatura
Pukotine su neizbježan problem kod betona, dok je čelik podložan koroziji. Konvencionalan pristup je povećanje zaštitnog sloja betona, poboljšanje performansi dizajna ili pribjegavanje skupljem čeliku. U savremenim projektima, mnogi dizajni su orijentirani više na očuvanje materijala nego na stvarne strukturalne zahtjeve, što dovodi do povećanih troškova, produženja vremena izgradnje i često ne rješava osnovne probleme. Moderna alternativa uključuje upotrebu makro sintetičkih vlakana koja mogu ojačati beton. Makro sintetičko vlakno se koristi za primarnu armaturu, sekundarnu armaturu, seizmičku prevenciju i zaštitu od udara. Može se koristiti kao jedino ojačanje ili u kombinaciji sa čeličnom armaturom.
Makro sintetička vlakna se koriste za armiranje svih vrsta betona posljednjih 25 godina i mogu zamijeniti stare tehnologije poput čeličnih vlakana koja imaju problema sa trajnošću.
Primarna funkcija tradicionalne čelične armature je držati podnu ploču zajedno nakon što se prve male pukotine prošire na veće pukotine. Ovo služi za održavanje određenog stepena “strukturalnog integriteta”.
Za razliku od armaturnih šipki ili armaturne mreže, koja je specifično pozicionirana u jednoj ravni, makro sintetička vlakna su ravnomjerno raspoređena po betonskoj matrici. Primarna funkcija makro sintetičkih vlakana je modificiranje mikro i makro pukotina. Presrećući pukotine u njihovom nastanku, makro sintetička vlakna sprječavaju rast pukotina.
Makro sintetička vlakna ili čelična vlakna
Sintetička makro vlakna općenito imaju nešto nižu zateznu čvrstoću i modul elastičnosti od čeličnih vlakana, ali će imati mnogo veći broj vlakana koja premošćuju potencijalnu pukotinu. Ukupni kapacitet prijenosa naprezanja kroz pukotinu će biti ekvivalentan kada se dozira na osnovu performansi. Efektivna čvrstoća presjeka također ovisi o sposobnosti vlakana da se vežu za samu betonsku matricu. Vlakna vrlo visoke zatezne čvrstoće bez dovoljnog prianjanja na beton neće se pokazati kao dobar kandidat za vlakna. Uopšteno govoreći, sintetička makro vlakna (Sistem 1 AVCP) jedine su vrste sintetičkih vlakana koje mogu pružiti ekvivalentan kapacitet preostale čvrstoće čeličnim vlaknima, u zavisnosti od doze.
Makro sintetička vlakna predstavljaju savremenu i superiornu alternativu čeličnim vlaknima u armiranju betona, nudeći brojne prednosti koje ih čine idealnim za raznovrsne primjene. Za razliku od čeličnih vlakana, sintetička vlakna ne korodiraju, što ih čini otpornim na vlagu i agresivne hemikalije, produžavajući vijek trajanja betona. Ne oštećuju opremu tokom miješanja, ne zaglavljuju betonske pumpe i ne magnetišu se, što olakšava rad i smanjuje rizik od kvarova.
Osim toga, sintetička vlakna ne predstavljaju opasnost ukoliko vire iz betona, jer su fleksibilna i hemijski inertna. U tunelogradnji, za razliku od čeličnih vlakana, ne mogu oštetiti hidroizolaciju čak ni ako se pojave na površini betona, dok u industrijskim podovima ne uzrokuju oštećenja pri prorezivanju kao što je to slučaj s čeličnim vlaknima. Njihova trajnost, veći broj vlakana po kilogramu i bolja distribucija u m³ betona pružaju superiorne performanse u odnosu na čelična vlakna. Također, sintetička vlakna smanjuju ukupnu težinu konstrukcije, jednostavnija su za transport i doprinose sigurnijem i efikasnijem građevinskom procesu.
Makro sintetička vlakna danas
Sintetička vlakna su postala neizostavan dio savremenih građevinskih projekata, postupno zamjenjujući čelične mreže i čelična vlakna u mnogim aplikacijama. Uz pravilno odabran tip, tačan proračun i odgovarajuće doziranje, sintetička vlakna pružaju izuzetnu otpornost na pucanje, dugotrajniji vijek trajanja i smanjenje troškova održavanja, čineći ih idealnim izborom za različite konstrukcije.
Za više informacija o pravilnom odabiru makro sintetičkih vlakana, saznajte u sljedećem tekstu: “Sve što treba da znate o vlaknima – III dio Pravilan odabir makro sintetičkih vlakana“