Betonilattiat - kuitubetonilattiat

KUITUBETONILATTIOIDEN
SUUNNITTELU
DI Martti Matsinen
Toimitusjohtaja, PiiMat Oy
Puheenjohtaja, Suomen Betonilattiayhdistys ry

Historiaa
• Jo muinaiset egyptiläiset halusivat vahvistaa savimajojaan lisäämällä
saveen esim. olkia ja eläinten karvoja
• Tavoitteena oli sitoa halkeamia sekä pitää rakenne kasassa, vaikka
siihen tulisikin pientä halkeilua eli muuttaa hauras materiaali sitkeäksi
• Teräskuitujen kehittäminen alkoi jo 1800-luvun loppupuolella mutta
yleisempi käyttö vasta 1900-luvun lopulla – teräskuidut 1960-luvulla,
muovikuidut 1970-luvulla – molempia hyvin pienissä määrin

25.11.2013 Betonilattiat / Kuitubetonit - Martti Matsinen

Teräskuitubetonia Lappeenrannassa
1990


Muovikuitubetoni
a Helsingissä
1987


Kuitutyypit ja yleisimmät
käyttökohteet
• Teräskuidut
• Maanvaraiset laatat, paalulaatat, ruiskubetoni

• Mikropolymeerikuidut
• Maanvaraiset laatat (plastisen vaiheen hallinta), ruiskubetoni, valmistuotteet
(laastit, betonituotteet)

• Makropolymeerikuidut
• Maanvaraiset laatat (rakenteellinen kuitu), ruiskubetoni, elementit


Kuitubetonien käyttökohteita
Saumaton lattia

Sahasaumattu lattia


Pintabetoni

Paalulaatta


Betonielementit

Betonituotteet


Perustukset

Kantavat laatat


TERÄSKUITUBETONI
•Teräskuitubetonilaatta suunnitellaan ja
mitoitetaan pääsääntöisesti kuten
perinteisesti raudoitettu laatta
teräskuitubetonin lujuusominaisuuksia
lukuun ottamatta.


Tärkeät
dokumentit
SFS EN 14889-1 Teräskuidut
SFS EN 14889-2 Polymeerikuidut
CE-hyväksynnät 1.7.2013 alkaen
BY:n käyttöselosteita ei enää myönnetä –
vanhat ovat voimassa ko. selosteen
voimassaoloajan loppuun asti


Teräskuitutyyppejä
• Eri perusmateriaalit
• esim. kylmävedetty lanka

• Eri muotoilut
• esim. koukkupää, aaltokuitu

• Eri pituudet
• 6 – 60 mm

• Eri paksuudet
• 0,15 – 2,5 mm

• Eri teräslaadut
• lujuudet 1100 N/mm2 – 2400 N/mm2
• ruostumaton – eri lujuusluokkia


Jäännöslujuusarvo
• Kuitumäärä

• Lukumäärä
• Tasainen jakaantuminen

• Kuitujen suuntautuneisuus
• Kuidun materiaaliominaisuudet
• Vetolujuus
• Kimmokerroin

• Kuidun muotoilu
• Kuidun hoikkuusluku
• Betonin ominaisuudet
• Maksimi raekoko
• Betonin lujuus
• sementtimäärä

• Merkintä R
• Kuvaa teräskuitubetonin
taivutusvetolujuuden arvoa
halkeilun jälkeen
• Arvo normaaleilla
kuituannostuksilla välillä 0…1
• Ilmoitetaan yleensä
prosenttilukuna 0…100


Jäännöslujuusarvon määrittäminen
• Määritetään kokeellisesti,
yleensä palkkikokeella
•
•
•
•

RILEM
JCI
ASTM
EFNARC

• By56: virtuaalikuidun
jäännöslujuusarvo määritellään
ASTM C1018-97 testin pohjalta,
vaikka ko. standardi on poistettu
käytöstä 2006

Suunnitteluperusteita
• Kuormat, alusta ym. perustiedot kuten perinteisessä raudoituksessa
• Lisäraudoitukset – osin samoin kuin perinteisessä, osin mitoitettava
erikseen
• Saumat – osin kuten perinteisessä, optimoinnissa kannattaa miettiä
millaista ratkaisua lähtee tekemään (kutistumissaumallinen vai
saumaton)
• Suositeltavat minimipaksuudet kutistumissaumallisissa 120 mm ja
saumattomissa 140 mm
• Kokemusperäiset arvot
• Käyristyminen
• Epätasainen alusta / paksuus- ja annostusvaihtelut

Teräsbetoni vs. Teräskuitubetoni
(Huom! Alla olevat kuviot ovat australialaisesta ohjeesta eli kaavat eivät ole suomalaisen ohjeen mukaisia. Tämä
kalvo on tarkoitettu esittämään teräsbetonin ja teräskuitubetonin eroavaisuutta)

Perinteinen teräsbetoni

Teräskuitubetoni


Teräskuidun
toiminta
• Teräskuidun toimintaperiaate on, että se vedetään ulos betonista –
sitä ei katkaista!
• Teräskuidun vetäminen ulos kanavastaan vaatii kuitua suoristumaan
ja tämä suoristuminen vaatii energiaa
• Tekijöitä, jotka vaativat enemmän energiaa eli parantavat
teräskuitubetonin toimintaa:
• Kuidun vetolujuus
• Kuidun mitat ja määrä
• Ankkurointi ja toleranssit

Teräskuidun
toiminta
• Paitsi ankkurointipäässä, niin
myös halkeaman kohdalla
vaaditaan energiaa kuidun
irrottamiseen
• Energiaa vaaditaan, koska betoni
halkeaman ympärillä pyrkii myös
estämään kuidun suoristumista


Lattian suunnittelu – tyyppi A
• Laatta kutistumissaumoilla varustettuna
• Laatta jaetaan kutistumissaumoilla pieniin ruutuihin
• Yleinen suositus saumavälille on 30 x laatan paksuus
• Maksimiarvona pidetään 9 m

• Ruudun sivusuhde maksimissaan 1,5
• Laatan ja alustan välinen kitka mahdollisimman pieni
• 20…30 mm hiekkakerros tai
• Kaksinkertainen muovi

• Alustan tulee olla tasainen
• Suositeltava minimipaksuus 120 mm


Tyyppi A
• Laatta kutistumasaumoilla
varustettuna
• R ≥ 30
• Mahdollisimman pieni kitka


Lattian suunnittelu – tyyppi B
• Laatta pitkällä kutistumasaumajaolla
•
•
•
•
•

Laatta jaetaan liikuntasaumoilla ruutuihin
Saumaväli maksimissaan 24 m
Ruudun sivusuhde maksimissaan 1,5
Halkeamaväli ja –leveys pidetään pienenä kuituraudoituksen avulla
Laatan ja alustan välinen kitka mahdollisimman pieni
• 20…30 mm hiekkakerros tai
• Kaksinkertainen muovi

• Alustan tulee olla tasainen
• Mahdollisimman vähän kutistuva betonilaatu
• Suositeltava minimipaksuus 120 mm

Tyyppi B
• Laatta pitkällä kutistumasaumavälillä (9…24 m)
• Mahdollisimman pieni kitka
• R-arvo (ks. kuvio)
55

Jäännöslujuus

50
45
40
35
30
25
20
5

10

15

20

25

Saumaväli


Lattian suunnittelu – tyyppi C
• Kutistumasaumaton teräskuitubetonilatta
•
•
•
•
•
•
•
•

Laatta jaetaan liikuntasaumoilla ruutuihin
Saumaväli betonitehtaan ja/tai urakoitsijan kapasiteetin mukaan
Ruudun sivusuhde maksimissaan 1,5
Halkeamaväli ja –leveys pidetään pienenä kuituraudoituksen avulla
Laatan ja alustan välinen kitka mahdollisimman suuri
Reunavahvisteet viisteellisinä
Mahdollisimman vähän kutistuva betonilaatu
Suositeltava minimipaksuus 140 mm


Tyyppi C
• Kutistumasaumaton laatta
• Mahdollisimman suuri kitka
• R-arvo (ks. kaavio)
75

Jäännöslujuus

70
65
60
55
50

45
40
20

25

30

35

40

45

50

55

Saumaväli


POLYMEERIKUITUBETONI
• SFS-EN 14889-2
• CE-merkintä (1.7.2013 alkaen)

• Luokka I: Mikrokuidut (halkaisija < 0,3 mm)
• Luokat Ia ja Ib valmistustavan mukaan

• Luokka II: Makrokuidut (halkaisija > 0,3 mm)


Mikropolymeerikuitujen käyttökohteita
• Kohteet ja olosuhteet, joissa plastisen painuman ja/tai kutistuman
riski on suuri
• Kun betonimassan ominaisuuksia halutaan parantaa
(koossapysyvyys, vedenerottumisen vähentäminen)
• Ruiskubetoneissa ja korkealujuusbetoneissa räjähdyslohkeilun
estämiseen palotilanteessa


Plastinen painumahalkeilu
Voids created under
rebar due to
settlement of concrete

Settlement cracking
occurring above rebar

Settlement cracking occurring at changes in
depth of concrete section


Tiiveyden ja koossapysyvyyden
parantaminen
Vesialtaat ja vastaavat tiiveyttä
vaativat

Satamarakenteet


Massan koossapysyvyys ja veden
erottuminen


Iskujen ja kulutuskestävyyden
parantaminen
Jätelaitokset ja muut raskaan
kulutuksen tilat

Kulutuspinnat esim. tierakenteissa


Mitoitus Mikropolymeerikuidut
• Käyttö betonimassan ominaisuuksien parantamiseen
• Koossapysyvyys ja vedenerottumisen vähentäminen
• Plastisten painumien ja halkeilun vähentäminen

• Mitoitus perustuu kokemukseen => valmistajan ohjeiden mukaan
• Kullakin kuidulla on oma perusannostus, joka voi vaihdella esim.
0,6…1,0 kg/m3


Mikropolymeerikuidut – valmiit
annospussit


Mitoitus - mikropolymeerikuidut
• Käyttö kovettuneen betonin ominaisuuksien parantamiseen
• Tiiveyden parantaminen
• Iskunkestävyyden parantaminen
• Kulutuskestävyyden parantaminen

• Mitoitus perustuu kokemukseen => valmistajan ohjeiden mukaan


Mitoitus Mikropolymeerikuidut
• Käyttö ruisku- ja korkealujuusbetonissa
• Käyttömäärä yleensä 1-3 kg/m3
• Isompi määrä -> parempi suoja
• Hollantilainen testi:
1 kg/m3

2 kg/m3

3 kg/m3


Eurocode 2
Räjähdyslohkeilun estäminen korkealujuusbetoneissa
(EN 1992-1-2:2004, Section 6)
A. Lisäraudoitus
B. Betonimassa, joka on testattu räjähdyslohkeilua vastaan
C. Erillinen suojakerros, joka on testattu räjähdyslohkeilua vastaan
D. Betonimassassa mikrokuituja vähintään 2 kg/m3


Mikropolymeerikuidut
• Käyttö ruisku- ja korkealujuusbetonissa
• Eurocode 2:n mukaan:
• Minimimäärä 2 kg/m3
• Vähemmän saa käyttää, mikäli toiminta on todettu laajoissa palotesteissä


Makropolymeerikuitujen käyttökohteita
• Pintabetonit

• Sahasaumatut
lattiat


Makropolymeerikuitubetonin
käyttökohteita
• Betonielementit

• Betonituotteet


Makropolymeerikuitubetonin
käyttökohteita
• Ruiskubetoni

• Piha-alueet


Makrokuitubetonilattian mitoitusperusteita
• Mitoitus kuten teräskuiduilla perustuen jäännöslujuusarvoon
• Minimikuitumäärä valmistajan CE-hyväksynnän mukaan – ellei
mitoituksin toisin todisteta
• Mitoitus valmistajan ohjeiden mukaan!
• Re3-arvo vähintään 0,3


Makrokuitubetonilattian suunnittelusta
• Pintabetoni
• Kuitujen päätarkoituksena on halkeilun estäminen
• Huom! Jos pintabetonia hyödynnetään liittorakenteena, tulee mitoitus tehdä
liittorakenneohjeen mukaan

• Helpottaa tartuntaharjausta – tartunta toimii varmemmin
• Alle 60 mm pintabetoneissa ei suositella raudoituksen käyttämistä – siis joko
raudoittamaton betoni tai kuitubetoni


• Pintabetoni
• Käytännön kohteissa on havaittu, että kuitutyypistä riippuen
makrokuitumäärä 4-5 kg/m3 on riittävä
• Huom! Määrä on varmistettava kuitutoimittajalta
• Huom! CE-hyväksynnän minimikuitumäärä

• Mahdolliset saumat alustan mukaan


• Maanvarainen lattia
•
•
•
•

Sahasaumoin varustetut laatat
Pieni kitkakerroin
Halkeiluraudoitus kuten pintabetoni
Kuormitusten mukaan kuituraudoitus lasketaan kuten teräskuitubetonilla Rarvoja käyttäen


Kuituyhdistelmien käyttäminen
• Kun molempia tarvitaan tai molempien käyttämisestä on hyötyä
• Yleisimmin pintabetoneissa sekä mv-laatoissa, joissa plastisen
halkeilun riski on suuri
• Määrät kuten erikseen käytettäessä


Mitä jäi mieleen polymeerikuiduista!
• Muovikuidut/Muovikuitubetoni
• Unohda tämä termi
• Käytä termejä mikrokuitu ja makrokuitu
• Sekä suunnittelussa
• Että tilatessasi betonia


• Käytä mikrokuituja, kun
• Olosuhteet ovat otolliset plastiselle painumalle tai plastiselle
kutistumalle (ei kuitenkaan korvaa hyvää jälkihoitoa!)
• Haluat parantaa betonin kestävyyttä kulutusta ja iskuja
vastaan
• Käytät korkealujuusbetonia
• Käytät ruiskubetonia

• Mikrokuitujen määrään vaikuttavat
• CE-merkintä
• Valmistajan ohjeet

• Käytä makrokuituja, kun
• Valat ohuita pintalaattoja
• Valat sahasaumattuja betonilattioita
• Valat ulkotiloissa / piha-alueita

• Makrokuitujen määrään vaikuttavat
• CE-hyväksyntä
• Valmistajan ohjeet
• Dokumentoitu mitoitus

Perinteinen raudoitus vai kuitubetoni
Perinteinen raudoitus

Kuitubetoni

• Toimitus

• Toimitus

• Tilataan erikseen
• Toimitetaan, puretaan ja
varastoidaan työmaalla

• Asennus
• Katkaistaan, taivutetaan ja
asennetaan tarkasti oikeaan
paikkaa
• Suojabetoni huomioitava

• Betonointi
• Vaikeuttaa betonointia

• Tilataan ja toimitetaan
betonimassan kanssa

• Asennus
• Ei suojabetonivaatimuksia
• Aina oikeassa paikassa

• Betonointi
• Massa voidaan ajaa suoraan
valuruutuun – voidaan käyttää
”parempaa” massaa


Kuituraudoitus – kolme etua!
Performance
Productivity
Price


Performance
• 3d – raudoitus aina oikeassa paikassa
• Halkeilun hallinta
• Plastinen tila – mikrokuitu
• Kovettunut betoni – makro- ja teräskuitu

• Iskujen, kulutuksen ja tärinän kesto
• Saumattoman lattiat (teräskuitu)
• Halkeilun jälkeinen lujuus (makro- ja teräskuitu)
• Korroosionkestävyys (mikro- ja makrokuitu)

Productivity
• Raudoitus tulee betonimassan mukana
• Ei varastointia, nostoja, katkaisuja, välikkeitä, sitomista

• Helpompi saumojen sijoittelu
• Suuremmat valualueet, muotitusten väheneminen

• Valutyön nopeutuminen
• Rännivalu suoraan kohteeseen

• Kokonaistyöajan väheneminen
• Tehokkaan valukaluston käyttö (Laser-levittimet)


Price
• Optimaalinen ratkaisu
• Laatan paksuus, saumat, kuitutyyppi ja kuitumäärä

• Optimaalinen rakennusaikataulu
• Työvoimakustannusten väheneminen
• Nosto- ja siirtokaluston pienempi tarve
• Kokonaistaloudellinen ratkaisu


Betonilattiat - kuitubetonilattiat

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Destacado

Destacado (20)

Betonilattiat - kuitubetonilattiat