MIKROARMIRANI BETONI I MALTERI VRSTE VLAKANA ZA MIKROARMIRANJE MALTERA I BETONA Prirodnog porekla celulozna pamučna jutana od konoplje od bambusa,, i dr. VLAKNA Vešta tačkog porekla čelična (od običnog ili nerđajućeg eg čelika) polimerna (polipropilenska, najlonska, polietilenska, karbonska, itd.) mineralna (staklena, azbestna i dr.) 1
SASTAV MIKROARMIRANIH KOMPOZITA Mikroarmirani betoni i malteri obično podrazumevaju: kompozite na bazi sitnog agregata (peska) krupnoće e od 0/4 mm i krupnog agregata (maksimalne krupnoće e zrna do 16 mm), zatim veziva (pri čemu se uglavnom radi o cementu), uz dodatak neke vrste mikroarmature - vlakana. Količina ina vlakana koja se primenjuje značajno ajno varira, u zavisnosti od vrste vlakana i željenih karakteristika betona, odnosno maltera, i kreće e se u rasponu od 0,1% pa sve do 5% u odnosu na ukupnu zapreminu. Uobičajene količine ine čeličnih vlakana variraju između 20 i 80 kg po 1m 3 svežeg eg ugrađenog betona (što predstavlja 0,25-1,0 % zapreminski). Što se tiče e upotrebe polimernih vlakana, uglavnom se preporučuje uje niži i sadržaj aj ovog tipa mikroarmature, limitiran u većini slučajeva na svega 0,1-0,2 0,2 %, tj. na oko 1-21 kg/m 3 svežeg eg ugrađenog betona (ili maltera). FIZIČKO KO-MHANIČKA SVOJSTVA MIKROARMIRANIH KOMPOZITA povećanje čvrstoće e pri pritisku je slabo izraženo, promene vrednosti modula elastičnosti su zanemarljivo male, izuzetno veliki porast žilavosti i duktilnosti, značajan ajan porast čvrstoće e pri zatezanju, čvrstoće e pri savijanju i čvrstoće e pri smicanju, smanjenje apsorpcije vode čime se povećava otpornost na dejstvo mraza, kao i otpornost na penetraciju soli za odmrzavanje, smanjenje zapreminskih dilatacija skupljanja, a naročito plastične komponente ove reološke karakteristike, kontrola prslina u smislu manjih dimenzija i sporije propagacije, sprečavanje nekontrolisanog izdvajanja vode na površini svežeg eg ugrađenog kompozita (tzv. bleeding ), povećanje otpornosti na habanje, bolja athezija za podlogu na kontaktu starog i novog betona, povećanje otpornosti pri dinamičkim uticajima, povećanje otpornosti na dejstvo požara i dr. 2
Mehanizam izdvajanja vode iz svežeg eg betona ili maltera Efekat povećanja duktilnosti (žilavosti)( prilikom ispitivanja čvrstoće e pri pritisku Betonski cilindri nakon ispitivanja čvrstoće pri pritisku: kompozit bez dodatka vlakana (levo) i mikroarmirani beton (desno) 3
Osnovna svojstva čeličnih vlakana deklarisana od strane proizvođača - firme SPAJIĆ PARAMETRI Vrstai oblik Poprečni presek Čvrstoćapri zatezanju Tačkatopljenja Ugao savijanjanakrajevima Ukupnadužina(A) Debljina(E) Dužinadelakoji nije savijen(b) Dužinasavijenog dela(c) DEKLARISANA SVOJSTVA Čeličnavlaknasavijenanakrajevima Kružni min. 1100 MPa cca. 1500 C min. 45 30 ± 2 mm 0,6 ± 0,1 mm 20 ± 1 mm 4,5 ± 1 mm EKSPERIMENTALNO ISPI PITIVANJE BETONA NA BAZI ČELIČNIH VLAKANA SPAJIĆ Spravljenesu dveserijeuzorakai to: beton I (etalon) i beton II (mikroarmiran( mikroarmirani beton) identičnog sastava,, u smislu primenjenih vrsta i količina ina osnovnih komponentnih materijala - vode, cementa i agregata. Jedina razlika odnosila se na dodatak napred prikazanih čeličnih vlakana (faktor oblika l/d = 50) betonu oznake II, u količini ini od 25 kg/m 3 (tj.. 0,3% u odnosu na zapreminu betona). S obzirom da se za spravljanje mikroarmiranih betona u principu koriste agregati sa krupnoćom om zrna koja je manja nego kod klasičnih betona, usvojen je trofrakcijski rečni agregat Moravac, sa nominalno najkrupnijim zrnom D=16 mm. Kao osnovni uslov kvaliteta betona usvojena je marka betona MB30, kao najčešće primenjivana marka u okviru armiranobetonskih konstrukcija.. U funkciji praktične primene usvojena je plastična konzistencija, što znači da je projektovana mera sleganja prema Abramsu iznosila 6-10 cm. 4
Ispitivanje čvrstoće e pri smicanju Uzorak betona nakon ispitivanja 5
Ispitivanje deformacionih svojstava betona s-e dijagrami i etalona i mikroarmiranog betona Napon (MPa) 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Mikroarmirani beton Etalon 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 Dilatacija - e (%) 6
REZULTATI ISPI PITIVANJA A BETONA NA BAZI ČELIČNIH VLAKANA SPAJIĆ Ispitivanja fizičko ko-mehaničkih svojstava mikroarmiranog betona pokazala su značajno ajno povećanje čvrstoće e pri smicanju, koje je u konkretnom slučaju iznosilo cca 61% (u odnosu na etalon - beton bez dodatka vlakana). U nešto manjoj meri, dodatak čeličnih vlakana doprineo je i rastu čvrstoće e pri savijanju betona (cca 17%), dok je njihov uticaj na čvrstoću u pri pritisku bio znatno manji (cca 10%). Što se tiče e ispitivanja deformacionih svojstava, rezultati ispitivanja pokazali su da je armiranje cementne matrice čeličnim vlaknima Spajić doprinelo značajnom ajnom povećanju žilavosti i duktilnosti betona. Sa zajedničkog σ-ε dijagrama može e se videti da je duktilnost mikroarmiranog betona - koja se može e definisati i kao površina ograničena σ-ε linijom i e-osom, višestruko veća (cca 12 puta) od duktilnosti etalona, tj. betona bez dodatka vlakana. MONOFILAMENTNA I FIBRILIZOVANA POLIPROPILENSKA VLAKANA "FIBRIN" Monofilamentna Fibrilizovana 7
REZULTATI ISPITIVANJA MALTERA NA BAZI PP VLAKANA "FIBRIN" Eksperimentalna ispitivanja predviđala su spravljanje pet različitih itih vrsta maltera na bazi dodatka polipropilenskih vlakana. Radi lakše e klasifikacije, pojedini tipovi maltera označeni su rimskim brojevima (I V), od kojih svaki broj predstavlja oznaku serije maltera. Pri tome, serija I odnosi se na malter spravljen bez dodatka polipropilenskih vlakana (etalon). Serije II, III, IV i V spravljene su sa dodatkom monofilamentnih polipropilenskih vlakana tipa Fibrin. Tako je, u okviru serije II upotrebljeno 600 g/m 3, a u okviru serije III 900 g/m 3 vlakana tipa Fibrin 623 (dužine 6 mm). Serija IV bila je spravljena sa dodatkom 600 g/m 3 vlakana Fibrin 23 (dužine 12 mm), a serija V sa 900 g/m 3 istih vlakana. Pri tome su učešća u a cementa, vode i agregata bila konstantna kod svih tretiranih serija maltera. Takođe ođe,, nije menjan ni tip cementa, niti vrsta i granulometrijski sastav agregata (rečnog peska). 1 0.9 DIJAGRAM SKUPLJANJA PREDMETNIH MALTERA Dilatacije skupljanja ( ) 0.8 0.7 0.6 Serija I 0.5 Serija II 0.4 Serija III 0.3 Serija IV Serija V 0.2 0.1 0 0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 Vreme (dani) 8
ANALIZA REZULTATA ISPITIVANJA Na uzorcima maltera spravljenih sa dodatkom polipropilenskih vlakana tipa "Fibrin" (serije( II, III, IV i V) registrovano je smanjenje ukupnih dilatacija skupljanja u odnosu na etalon - u iznosu u od cca 7 17 % (pri starosti od 90 dana). Bolji efekti,, u smislu smanjenja dilatacija skupljanja, mogu se postići primenom veće količine ine polipropilenskih vlakana od 900g/m 3 (serije III i V), mada je određeno poboljšanje zabeleženoeno i kod uzoraka maltera spravljenih sa minimalnom količinom inom vlakana od 600g/m 3 (serije II i IV), što bi i sa ekonomskog stanovišta bilo svrsihodno. Nešto niže vrednosti dilatacija skupljanja postižu se prilikom upotrebe dužih vlakana tipa "Fibrin 23", u odnosu na uzorke sa istom količinom inom vlakana manje dužine ine, tipa "Fibrin 623". Mikroarmirani malter na bazi polipropilenskih vlakana i reciklirane opeke Mešavina A - na bazi opekarskog loma frakcija 0/2, 0/4 i 4/8 mm. Mešavina B - na bazi opekarskog loma frakcija 0/2, 0/4 i 4/8 mm sa dodatkom 900 g/m3 monofilamentnih polipropilenskih vlakana tipa Fibrin. Mešavina C - na bazi opekarskog loma frakcija 0/2, 0/4 i 4/8 mm i frakcije rečnog agregata - peska krupnoće 0/4 mm. Mešavina D - na bazi opekarskog loma frakcija 0/2, 0/4 i 4/8 mm i rečnog agregata frakcije 0/4 mm sa dodatkom 900 g/m3 monofilamentnih polipropilenskih vlakana tipa Fibrin. Mešavina E - na bazi opekarskog loma frakcija 0/2, 0/4 i 4/8 mm sa 2% superplastifikatora pod nazivom Iriplast (proizvođač:: Iris, Skoplje,, R. Makedonija). Mešavina F - na bazi opekarskog loma frakcija 0/2, 0/4 i 4/8 mm sa dodatkom vlakana (isto kao pod B) i superplastifikatora (isto kao E). 9
Rezultati ispitivanja mikroarmiranim ikroarmiranih maltera na bazi vlakana i reciklirane opeke Rezultati ispitivanja pokazali su da dodatak polipropilenskih vlakana utiče povoljno na poboljšanje mehaničkih karakteristika predmetnih kompozita. Tako na primer, pri istoj konzistenciji maltera, povećanje čvrstoće pri pritisku iznosilo je od 5 do 16 %, a čvrstoće pri savijanju od 4 do 25 %, u odnosu na etalon. Ovaj procenat povećanja čvrstoće varirao je i u funkciji primenjenog agregata, tj. zavisno od toga da li je upotrebljena samo drobljena opeka ili drobljena opeka u kombinaciji sa rečnim peskom. Što se tiče vremenskih deformacija, koje su po pravilu uvek veće kod kompozita spravljenih na bazi reciklirane opeke, pokazalo se da se štetni efekti skupljanja mogu u određenoj meri redukovati upotrebom mikroarmature. Ovakav stav potvrđen je i prilikom predmetnih laboratorijskih ispitivanja, kod kojih je maksimalno smanjenje skupljanja iznosilo cca 17%. 10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26