2020-11-25

Dėl fizinio ir cheminio poveikio per mikroplyšius į betoną skverbiasi drėgmė ir druskos, dėl to ilgainiui betonas suyra. Betono armavimas polipropileno fibra šį trūkumą eliminuoja, toks betonas tarnauja žymiai ilgiau.

Betono korozija

Nors kartais ką nors palyginame, jog yra „kietas kaip betonas”, betonas yra trapi medžiaga. Jis atsparus didelėms gniuždymo jėgoms, bet turi nedidelį stiprį tempiant. Lietuvos klimatas nėra palankus betono dangoms ir konstrukcijoms, ypač jų išorinių paviršių ilgaamžiškumui. Esame drėgno klimato zonoje, pajūryje drėgnas klimatas vyrauja pastoviai. Betono irimas (korozija) gali prasidėti nuo įvairių fizikinių veiksnių (dilimo, užšalimo ir atšilimo ciklų, ugnies, druskų kristalizacijos), cheminių veiksnių (šarminės korozijos, chloridų įsiskverbimo į gilesnius sluoksnius), nuo kurių prasideda armatūros ir plieno fibros korozija, nuo sulfatų poveikio ir cheminių reakcijų, kurių metu susidaro ardančios betoną medžiagos ar šių veiksnių derinių.

Kalbant apie lauke eksploatuojamo betono dangas – betono aikšteles, laiptus, kelius, takus, juos dar intensyviau veikia ne tik apkrovos, fizikiniai veiksniai, bet ir techninė druska, kuri sukelia betono bei armatūros koroziją. Ypač sudėtinga apsaugoti betoną, kuriuo dengiamos automobilių aikštelės, nes tokiose vietose susidaro ilgalaikis ištirpusių druskų poveikis į betoną.

Pagal LST EN 206-1 standartą „Betonas. 1 dalis. Techniniai reikalavimai, savybės, gamyba ir atitiktis” poveikiai betonui suskirstyti į klases:

• XO – kai nėra korozijos ar agresijos rizikos;
• XC1-XC4 -kai yra karbonizacijos sukeliama korozija;
• XD1-XD3 -kai yra chloridų, bet ne jūros vandens, sukelta korozija;
• XS1-XS3 – kai yra jūros vandens chloridų sukeliama korozija;
• XF1-XF4 – kai yra šaldymo ir atšildymo poveikis su druska arba be jos;
• XA1-XA3 -kai yra cheminis poveikis.

Pagal šias aplinkos poveikių klases yra teikiamos betono sudėčių parinkimo rekomendacijos, kuriose nurodoma didžiausias vandens – cemento santykis, mažiausia betono stiprio klasė, mažiausias cemento kiekis kg/kub. m betono, mažiausias oro kiekis procentais ir kai kurie kiti reikalavimai. Pavyzdžiui, vertikalūs betono paviršiai veikiami lietaus ir šalčio bei priskiriami XF1 aplinkos poveikio klasei, turi būti pagaminti iš C30/37 klasės betono, kuriame mažiausias cemento kiekis 300 kg/kub. m, o didžiausias vandens ir cemento santykis 0,55, naudojant reikiamo atsparumo šalčiui užpildus.

Pradedant nuo XC1 poveikio klasės, betono armavimui galima naudoti polipropileno fibrą ir plaušą, kurie yra alternatyva plieno plaušui ar armavimo tinklui ir gerokai pailgina betono tarnavimo laiką bei turi nemažai kitų privalumų.

 

Betono armavimas

Betono mechaninės savybės, tokios kaip plastiškumas ir kietumas, gerinamos betoną armuojant – armavimo tinklais arba plaušu. Armuojantis plaušas betono gamyboje reikalingas tam, sumažintų susitraukimo deformacijas ir neleistų trapiam betonui irti. Dažniausiai naudojamas plieninės vielos  plaušas, rečiau – kompozitiniai stiklo, bazalto, anglies plaušai. Tačiau pastarieji gana brangūs.

Kaip viena tinkamiausių betono armavimo medžiagų užsirekomendavo sintetinė medžiaga polipropilenas.  Polipropilenas – plastiko rūšis, susintetintas polimeras, naudojamas daugelyje sričių. Tai standus ir chemiškai atsparus plastikas,  iš kurio gaminamos pakavimo medžiagos, vandens valymo įrenginių talpos, automobilių detalės ir daugybė kitų buityje bei pramonėje naudojamų daiktų. Nebrangi medžiaga pasirodė itin tinkama betono armavimui.

„Polipropilenas kaip armavimo medžiaga labiausiai tinka armuoti tokiam betonui, kuris turi atlaikyti apkrovas ir patiria ardomąjį drėgmės bei cheminį poveikį. Netinka ten, kur reikalingas didelis tempiamasis stipris, pavyzdžiui, kur betonas ankeruojamas”, – teigia Andrius Karpauskas, UAB „InFatis”, valdančios prekės ženklą PP Baltic, vadovas. Įmonė yra oficialus Belgijos polipropileno fibros ir plaušo gamintojo ADFIL atstovas Baltijos šalyse. PP Baltic teikia sprendinius betono armavimui, naudojant polipropileno fibrą ir plaušą. ADFIL gamina kelias betono makrofibras Durus ir mikrofibrą Crackstop (M ir F) bei polipropileno plaušą Ignis, skirtą pasyviai priešgaisrinei apsaugai.

Betono armatūra – polipropileno fibra ir plaušas

Betonui armuoti yra naudojama speciali polipropileno fibra ir/arba plaušas. Pagrindinė fibros medžiaga yra polipropilenas su priedais. Polipropileno fibra yra pagaliukų formos, paviršius geresniam sukibimui su betonu yra specialiai paruoštas – nelygus ir padengtas vandenyje tirpiu rišikliu. Polipropileno fibra sukurta pagal metalinio plaušo analogiją, dėl lengvumo betone pasiskirsto tolygiai ir sudaro 3D tinklą. Fibros strypelių forma, ilgis, plotis, storis apskaičiuoti ir pritaikyti, kad išliktų savo pozicijose visą betono kietėjimo laiką.

Polipropileno fibra Durus Easy Finish ir jos pasiskirstymas betone.

Pagal formą ir dydį skiriama makro ir mikro fibra. Makrofibros strypelių ilgis gali siekti 50 mm, o mikrofibros plaušelių ilgis – nuo 3 iki 19 mm. Mikrofibros plaušeliai irgi padengti specialia medžiaga, kuri padeda plaušeliams atsiskirti, kai jie patenka į šlapią betono mišinį. Yra ir kitų skirtumų gamybos technologijoje bei kituose parametruose.

Polipropileno plaušo mikrofibra Crackstop – aukštos kokybės sintetinis mikro plaušas. Išvaizda primena sintetines plunksnas, tačiau veikimo galia didžiulė: į 1 kub. m betono įmaišius vos tik 900 g Crackstop, betone išvengiama įtrūkimų susidarymo, jų plitimo, taip padidinamas betono patvarumas, tai patvirtinta ne tik gamintojo, bet ir pas mus, VGTU laboratorijoje atliktais bandymais.

Prieš trejetą metų buvo atliktas fibros senėjimo bandymas pagal EN ISO 13438 – polipropileno fibra atitinkamą dienų skaičių buvo laikoma tam tikrose ekstremaliose sąlygose.  Bandymas parodė, kad po 25 metų fibros tempimo stipris sumažėtų 12 proc., po 50-ies – 20 proc., po 100 metų – 32 proc. Pagal reikalavimus tempimo stipris negali sumažėti daugiau kaip 50 proc. Tai reiškia, kad Durus fibra ir pluoštas normaliomis eksploatavimo sąlygomis ir po 100 metų gali sulaikyti betono skilimus. Detaliau su bandymo rezultatais galima susipažinti 2017 Technical Note, Durability assessment Durus S500.pdf

Lauko aikštelėms – betonas su fibra ir plaušu

Kad betono paviršius nesutrūkinėtų, o konstrukcija tarnautų ilgus metus, polipropileno gamintojas ADFIL pasiūlė unikalų sprendimą – betoną  armuoti dviejų tipų polipropilenu: Durus EasyFinish fibra ir Crackstop plaušu. Abi medžiagos veikia viena kryptimi: fibra didina betono atsparumą deformacijoms, apkrovoms, lenkimui, dilumui, o plaušas neleidžia atsirasti mikroįtrūkimams kietėjimo metu – plaušeliai perima susitraukimo įtempius. Nesant įtrūkimų mažėja betono vandens įgeriamumas, tuo pačiu  padidėja betono atsparumas šilumos-šalčio ciklams, naujų įtrūkimų susidarymui.

ADFIL polipropileno fibra ir plaušas labai tiksliai pritaikyti konkrečioms betono konstrukcijų eksploatavimo sąlygoms. Makrofibra Durus EasyFinish pritaikyta betonui, kurio baigiamajame sluoksnyje naudojami pabarstai  – grindims, aikštelėms, tiek lauke,  tiek viduje armuoti. Taip pat tinka armuoti betonui, iš kurio liejamos grindys pramoniniuose objektuose – įvairios paskirties cechuose, kur naudojamos cheminės, medžiagos, vanduo, tvartuose, surenkamo betono konstrukcijoms, tuneliams ir pan. Taip pat tinka gyvenamųjų namų pamatams. Ten, kur apkrovos ypatingai didelės ir armavimo vien fibromis nepakanka, PP Baltic teikia hibridinio armavimo sprendimą -armavimą armatūros tinklu ir polipropileno fibra.

Cheminės ir fizinės polipropileno fibros savybės:

Ilgis	40 mm
Plaušo tipas	makrokomponentas
Forma, paviršius	strypoo, reljefinis
Absorbcija	nėra
Minkštėjimo temperatūra (lydymosi temperatūra)	165 °C
Spalva	pilka
Tempiamasis stipris	500MPa
E modulis	6000 MPa
Chlorido kiekis	nėra
SO3	nėra
Elektros laidumas	nėra
Svoris	0,92 kg/dm³

Mikroįtrūkimų prevencijai naudojamas mikro plaušas Crackstop, kuris pirminėje betono kietėjimo stadijoje neleidžia susidaryti plyšiams, geriau apsaugomas betono paviršius, taip pat betonas mažiau reaguoja į užšalimo ir atitirpimo ciklus. Pagrindinis Crackstop pranašumas lyginant su alternatyviais pluoštais, yra plaušelių smulkumas ir mažas skersmuo (22µ). Kuo plonesnis plaušas, tuo daugiau skaidulų viename kg ir tuo geriau jis veikia neleisdamas atsirasti įtrūkiams, stabdydamas jų plitimą.

Garažo grindims naudotas betonas su polipropileno plaušo armatūra.

Polipropileno plaušo betono armatūra gali būti naudojami ir atskirai: betoninėms grindims, sieninėms plokštėms, požeminiams betono gaminams, sauso cemento mišiniams, liejamam, purškiamam, savaime išsilyginančiam betonui ir pan.

Polipropileno fibros pranašumai:

• Lyginat su plienine fibra ir pluoštu – polipropilenu armuotas betonas yra atsparesnis ir ilgiau tarnauja.
• Polipropileno fibros reikia daug mažiau nei plieno armatūros: su 1 t plieninių fibrų galima suarmuoti 40 kub. metrų betono, o su 1 t polipropileno fibrų – net 333 kub.m betono. Armatūros kiekį, reikalingą įrengiant polinius, plokštuminius ar tiesinius pamatus individualiuose namuose, daugiaaukščiuose pastatuose, įvairiuose sandėliuose ar kituose statiniuose, galima sumažinti beveik perpus.
• Lyginant su armatūros tinklais – naudojant polipropilenu armuotą betoną daug didesnis darbo greitis, mažesnės darbo sąnaudos ir kaštai.
• Lyginant su plienine armatūra polipropileno gamyboje į atmosferą išmetama daug mažiau  CO2, todėl pastatai, kuriuose naudojamas polipropileno fibra Durus armuotas betonas, nesunkiai gali pretenduoti į tvarių žaliųjų pastatų grupę. Mokslo tyrimai, atlikti Danijos technologijų universiteto kartu su inžinerinių kompanijų COWI ir Ramboll inžinieriais, parodė, kad tam pačiam kiekiui betono suarmuoti, naudojant polipropileno fibrą Durus EasyFinish, į aplinką išmetama 70-90 proc. mažiau CO2, lyginant su armavimu armatūros tinklu ar plieniniu pluoštu.
• Naudojant polipropilenu armuotą betoną lauko aikštelių dangai vietoje asfalto, toks betonas atsparesnis druskoms, šarmams, rūgštims,  nesuyra dėl ledo poveikio, nereaguoja į karštį ir jame nesusidaro provėžos.

Lietuvoje yra nemažai objektų, kuriose naudotas polipropileno fibra armuotas betonas: Ruklos karinėje bazėje naudojant polipropileno fibrą buvo įrengti garažai ir aikštelės sunkiajai karinei technikai. Taip pat automobilių stovėjimo aikštelės Vilniaus oro uoste, Santariškių medicinos centre, lauko aikštelės su polipropilenu armuotu betonu įrengtos Vakarų medienos grupės gamykloje  Akmenės LEZ ir  ir daugelyje kitų vietų.

PP Baltic vadovo nuomone, naudojant polipropileno armatūrą lauko aikštelėms betonuoti bei įvairios paskirties pastatų pamatams, kur armatūros reikia daugiausia, galima ir sutaupyti, ir pastatyti žalius pastatus tausojant gamtą.

Projektuotojams renkantis betoną tereikia nurodyti objekto paskirtį, apkrovas ir eksploatacijos sąlygas. Kiekvienam atvejui, t.y. kiekvienam betonavimui pagal keliamus reikalavimus – apkrovas, pagrindo sutankinimą ir kitas eksploatavimo sąlygas, PP Baltic ir ADFIL specialistai apskaičiuoja, kokia reikalinga betono klasė, armavimas, kokią fibrą ar/ir plaušą naudoti, koks turi būti kiekis, kokie reikalingi plastifikatoriai ir kt. Projektuotojams parengiama išsami informacija apie betono sudėtį. Skaičiavimai yra apdrausti ir betono gamintojams lieka tik tiksliai pagaminti nurodytos sudėties betoną.