Polymeerikuitubetonit

Polymeerikuitubetonit

Kuitubetonirakenteet-kurssi 29.10.2012
(kooste kahdesta esitelmästä)
DI Martti Matsinen, PiiMat Oy

Polymeerikuidut /
määritelmät
O SFS-EN 14889-2
O CE-merkintä (1.7.2013 alkaen)

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

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

Polymeerikuitubetonit / Martti Matsinen, PiiMat Oy

CE‐merkintä


Mikropolymeerikuidut
O Lyhyitä, noin 5-30 mm pitkiä
O Ohuita, noin 10-50 µm
O Yleisin raaka-aine polypropeeni
O Eri tyyppejä valmistustavan mukaan
O Yksisäiekuitu (monofilamentti)
O Monisäiekuitu (multifilamentti)
O Fibrilloitu kuitu


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


O Mikrokuidut eivät lisää betonin jäännös-
lujuutta – niitä ei voi käyttää
O laatan ohentamiseen
O kuivumiskutistumahalkeilun rajoittamiseen
O raudoituksen korvaamiseen
O saumajaon kasvattamiseen


O Tärkein käyttötarkoitus on toiminta
tuoreessa betonimassassa, jossa
mikrokuidut
O Parantavat massan koossapysyvyyttä
O Vähentävät vedenerottumista
O Pienentävät plastista painumaa
O Vähentävät plastista halkeilua


Plastinen painumahalkeilu
Voids created under Settlement cracking
rebar due to occurring above rebar
settlement of
concrete

Settlement cracking occurring at changes in
depth of concrete section


Plastinen kutistumahalkeilu


O Kovettuneessa betonissa tärkein
käyttötarkoitus on ns. räjähdyslohkeilun
estäminen tulipalotilanteessa
O Parantavat jonkin verran myös muita
kovettuneen betonin ominaisuuksia, kuten
O Tiiveyttä
O Iskunkestävyyttä
O Kulutuskestävyyttä


Massan koossapysyvyys ja
veden erottuminen


Betonin tiiveys


Tiiveyden ja koossapysyvyyden
parantaminen
Vesialtaat ja vastaavat
Satamarakenteet
tiiveyttä vaativat


Betonin iskunkestävyys


Betonin kulutuskestävyys
O O Punainen pylväs =
perusbetoni
O Vihreä pylväs =
perusbetoni + kuidut
=> 34 % pienempi
kuluminen
O Sininen pylväs =
alemman lujuusluokan
betoni + kuidut => 17
% pienempi kuluminen

Iskujen ja kulutuskestävyyden
parantaminen
Jätelaitokset ja muut Kulutuspinnat esim.
raskaan kulutuksen tilat tierakenteissa


Betonin räjähdyslohkeilu
tulipalossa
Mikrokuitujen toiminta


Betonin lohkeilu tulipalossa
O Kolme lohkeilutyyppiä
1. Pintalohkeilu
2. Kulmamurtuma
3. Räjähdyslohkeilu


Pintalohkeilu
O Pieniä betonipalasia – alle 20 mm
O Veden haihtuessa tartunta kiviaineksen ja
sideaineen välillä heikkenee
O Tapahtuu lämmön kohotessa hitaasti
O Kosteus poistuu hitaasti, jolloin paineen
kasvukin on hidasta


Kulmamurtuma
O Tapahtuu rakenteen reunoilla ja nurkissa
palon myöhäisemmässä vaiheessa, kun
betoni on halkeillut ja heikentynyt
O Pieniä ja/tai suuria lohkeamia


Räjähdyslohkeilu
O VAARALLINEN lohkeilutapa
O Tapahtuu palon ensimmäisten 20 – 30
minuutin aikana, kun lämpötila nousee
nopeasti
O Pieniä ja isoja betonin palasia irtoaa
pinnasta ”räjähtäen” ja usein kovalla
pamauksella


Räjähdyslohkeilun mekanismi
O Palossa syntyvä vesihöyry ei pääse ulos
betonirakenteesta vaan aiheuttaa sille
suuren sisäisen paineen
O Räjähdyslohkeilu tapahtuu, kun jännitykset
ylittävät betonin vetokapasiteetin
O Yleensä noin 180 – 2200C:ssa


Mikropolymeerikuitujen
vaikutus
O Betonin lämpö kasvaa nopeasti
O PP kuidut sulavat n. 1650C:ssa
O Kuitujen sulaessa betoniin muodostuu
onkaloita/kanavia
O Vesihöyry pääsee laajenemaan onkaloihin
O Paine betonin sisällä vähenee
O TULOS: Merkittävästi vähentynyt
räjähdyslohkeilun riski


Kuinka mikrokuidut toimivat
palotilanteessa
O Kaksi teoriaa:
1. Höyry kulkeutuu kanavissa kuitujen ja
sementtimatriisin välissä – kuitujen tulee
olla hienoja, jolloin niitä on paljon
• Kysymys: Kuidut ovat erillään, miten kulkee
välimatkat?
2. Kuitujen betonia n. 7-14-kertaa suurempi
lämpölaajeneminen synnyttää
mikrohalkeamia, jota kautta höyrynpaine
pääsee vapautumaan


Mikrohalkeamat


Palotesti


Mitoitus
O Käyttö betonimassan ominaisuuksien
parantamiseen
O Koossapysyvyys ja vedenerottumisen
vähentäminen
O Plastisten painumien ja halkeilun
vähentäminen
O Mitoitus perustuu kokemukseen =>
valmistajan ohjeiden mukaan
O Kullakin kuidulla on oma perusannostus,
joka voi vaihdella esim. 0,6…1,0 kg/m3

Mitoitus
O Käyttö kovettuneen betonin ominaisuuksien
parantamiseen
O Tiiveyden parantaminen
O Iskunkestävyyden parantaminen
O Kulutuskestävyyden parantaminen
O Mitoitus perustuu kokemukseen =>
valmistajan ohjeiden mukaan


Mitoitus
O Käyttö ruisku- ja korkealujuusbetonissa
O Käyttömäärä yleensä 1-3 kg/m3
O Isompi määrä -> parempi suoja
O Hollantilainen testi:
1 kg/m3 2 kg/m3 3 kg/m3


Eurocode 2
Räjähdyslohkeilun estäminen korkealujuus-
betoneissa (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


Makropolymeerikuidut
O Paksuus noin 0,5 – 1 mm
O Pituus noin 40 – 60 mm
O Useita eri muotoja
O Litteitä, pyöreitä
O Aaltomaisia, rypytettyjä


O Makrokuituja käytetään betonin kuivumisen
ja lämpöliikkeiden aiheuttamien kutistumien
ja halkeilun hallintaan
O Makrokuituja voidaan käyttää myös
rakenteellisena raudoituksena CE-
merkinnän mukaisesti
O Uusimpana käyttökohteena on
ruiskubetonointi


Makrokuitujen toiminta
Raudoittamaton betoni Makrokuitubetoni


O Kuten teräskuidut
O Halkeilun hallinta
O ”Raudoitus” oikeassa paikassa
O Parantavat laatan sitkeyttä
O Parantavat iskunkestävyyttä
O Vetolujuus myös betonin halkeiltua
(jäännöslujuus), jota voidaan käyttää
mitoituksessa


O Lisäksi makropolymeerikuitu on
O Ruostumaton
O Alkalinkestävä
O Kemiallisesti kestävä
O Turvallinen, kevyt ja helppo annostella
O Edullisempi logistisesti (vähemmän
kuljetettavaa ja varastoitavaa)


Makrokuitubetoni vs.
perinteinen raudoitus
O Raudoitus betonin mukana
O Ei varastointia, nostoja, leikkauksia
O Säästö työajassa
O Raudoitus aina oikeassa paikassa
O 3-ulotteinen raudoitus
O Helpottaa betonointia
O Laserkoneet
O Betonin siirrot (ei rautoja tiellä)


Makropolymeerikuitujen
käyttökohteita
O Pintabetonit O Sahasaumatut lattiat


Makropolymeerikuitubetonin
käyttökohteita
O Betonielementit O Betonituotteet


Makropolymeerikuitubetonin
käyttökohteita
O Ruiskubetoni O Piha-alueet


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


suunnittelusta
O Pintabetoni
O Kuitujen päätarkoituksena on halkeilun
estäminen
O Huom! Jos pintabetonia hyödynnetään
liittorakenteena, tulee mitoitus tehdä
liittorakenneohjeen mukaan
O Helpottaa tartuntaharjausta – tartunta toimii
varmemmin
O Alle 60 mm pintabetoneissa ei suositella
raudoituksen käyttämistä – siis joko
raudoittamaton betoni tai kuitubetoni


suunnittelusta
O Pintabetoni
O Käytännön kohteissa on havaittu, että
makrokuitumäärä 5 kg/m3 on riittävä
O Huom! Määrä on varmistettava
kuitutoimittajalta
O Huom! CE-hyväksynnän minimikuitumäärä
O Mahdolliset saumat alustan mukaan


suunnittelusta
O Maanvarainen lattia
O Sahasaumoin varustetut laatat
O Pieni kitkakerroin
O Halkeiluraudoitus kuten pintabetoni
O Kuormitusten mukaan kuituraudoitus
lasketaan kuten teräskuitubetonilla R-arvoja
käyttäen


Kuituyhdistelmät
O Uusia tuotteita
O Samassa paketissa sekä mikro- että
makrokuidut
O Kohteisiin, joissa molempien kuitutyyppien
ominaisuudet tuovat etuja


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


Polymeerikuidut /
ominaisuuksia
Mikro Makro
Vetolujuus MPa 300 350…700
Kimmokerroin GPa 2 3…10
Halkaisija µm 10…50 500…1000
Pituus mm 5…30 40…60
Käyttömäärä kg/m3 0,6…3 2…12

O Yllä on esitetty polymeerikuitujen tyypillisiä arvoja. Arvot vaihtelevat tuotteittain
huomattavasti, joten yllä olevia arvoja ei suoraan saa käyttää suunnittelussa


Kuitujen vertailua
Teräskuitu Mikrokuitu Makrokuitu
Plastisen halkeilun hallinta x
Kutistumahalkeilun hallina X X
”Saumattomat” lattiat X
Jäännöslujuus X X
Korroosionkestävyys X X
Kantavat laatat X
Räjähdyshalkeilun esto X
Käytön ”helppous” X X


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


Mitä jäi mieleen?
O Käytä mikrokuituja, kun
O Olosuhteet ovat otolliset plastiselle painumalle tai
plastiselle kutistumalle (ei kuitenkaan korvaa hyvää
jälkihoitoa!)
O Haluat parantaa betonin kestävyyttä kulutusta ja
iskuja vastaan
O Käytät korkealujuusbetonia
O Käytät ruiskubetonia
O Mikrokuitujen määrään vaikuttavat
O CE-merkintä
O Valmistajan ohjeet


Mitä jäi mieleen?
O Käytä makrokuituja, kun
O Valat ohuita pintalaattoja
O Valat sahasaumattuja betonilattioita
O Valat ulkotiloissa / piha-alueita
O Makrokuitujen määrään vaikuttavat
O CE-hyväksyntä
O Valmistajan ohjeet
O Dokumentoitu mitoitus


Polymeerikuitubetonit

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Destacado

Destacado (20)

Polymeerikuitubetonit