Kuitubetonilla lisää lujuutta

Kuiduilla voidaan parantaa betonin vetolujuutta, kulutuskestävyyttä, palonkesto-ominaisuuksia ja betonin koossapysyvyyttä. Betonin lujittamiseen käytetään yleensä teräskuituja, polypropyleenikuituja tai lasikuituja. Pääasiallinen kuitubetonin sovellusalue on maanvarainen lattia.

Kuitujen vaikutus betonin ominaisuuksiin

Lähes kaikkiin valmisbetonilaatuihin voidaan sekoittaa betonin valmistuksen yhteydessä muovi- tai teräskuituja. Kuitujen lisääminen vaikuttaa kuitenkin betonimassan ominaisuuksiin. Kuidut sitkistävät betonimassaa ja sen vuoksi betonin notkeus on säädettävä kullekin kuitutyypille ja kuituannosmäärälle sopivaksi.
Kuiduilla pyritään vaikuttamaan valmiin betonin rakenteellisiin ominaisuuksiin kuten vetolujuuteen. Vaikutus riippuu hyvin voimakkaasti sekoitettavasta kuitutyypistä ja kuidun materiaalista. Teräskuiduissa käytetyn materiaalin lujuus on yleensä yli kaksinkertainen (1000 – 1400 MPa) verrattuna tavanomaiseen raudoitusteräkseen. Muovikuidut on tarkoitettu lähinnä rajoittamaan halkeilua betonissa kun taas teräskuitubetoni pystyy kantamaan rakenteesen kohdistuvia kuormia kuten tavanomainen raudoituskin.

Kantavana rakenteena toimiva kuitubetoni eroaa merkittävästi tavanomaisesta kuitubetonista, jossa kuituja käytetään n. 30 – 40 kg betonikuutiossa. Kantavissa rakenteissa kuten paalulaatoissa ja välipohjissa vastaavat kuitumäärät ovat tasolla 80 – 100kg. Näin suurten kuitumäärien käyttö onnistuu vain itsestään tiivistyvässä betonimassassa, jolloin betoni pysyy työstettävänä ja sitä voidaan pumpata normaaliin tapaan.

Kuitujen muoto ja koko

Kuidun muotoilu ja koko vaikuttavat oleellisesti kiinnittymiseen ja toimintaan betonissa. Pitkulaisilla sylinterinmuotoisilla kuiduilla voi olla esimerkiksi päissä koukut tai ne on kiharrettu aaltomaiseksi, jotta kuitu ankkuroituu tehokkaammin betoniin. Tartuntapituus on sitä suurempi, mitä pidempiä kuidut ovat. Yleisohjeena voidaan sanoa, että lyhyet ja ohuet (mikro) kuidut soveltuvat kutistumahalkeilun rajoittamiseen ja pitkät kuidut (makro) betonin lujuus- ja sitkeysominaisuuksien parantamiseen. Keskimääräinen kuidun pituus on 2-4 kertaa betonimassan maksimiraekoko eli perusbetonilla kuidun pituus n. 5cm.

Kuidut parantavat seuraavia betonin ominaisuuksia:

  • Vetolujuus ja etenkin halkeilun jälkeinen jäännösvetolujuus
  • Taivutusvetolujuus
  • Puristuslujuus (kuitumäärä >60 kg/m3)
  • Halkeamien hallinta
  • Iskukestävyys
  • Kulutuksenkestävyys
  • Säilyvyys
  • Palonkestävyys (muovikuidut)

Periaatteessa kuitumäärän kasvattaminen parantaa kaikkia edellä mainittuja ominaisuuksia, mutta optimimäärä mitoitetaan kuitumitoittajan ja rakennesuunnittelijan yhteistyönä.

RAKENTAMINEN KUITUBETONILLA

Suunnittelu ja valmistelu
Ennen rakentamista valitaan sopivimmat työmenetelmät ja betonilaatu. Riittävän betonin ja kuitujen välisen tartunnan varmistamiseksi tulisi teräskuitubetonin lujuusluokan olla vähintään K30. Kuitubetonissa käytetään normaaleja maksimiraekokoja, yleensä maksimiraekoot ovat 8 ja 16 mm. Kuitubetoneita voidaan tehdä kaikkiin notkeusluokkiin S1-S4:een.

Laatan alustan tiivistys
Alusta kantaa kuormat maanvaraisissa lattioissa, joten alustan tekemisellä on merkittävä vaikutus lattian laatuun. Alustan huolellisella tiivistämisellä varmistetaan, että painumaa ei tapahdu enää lattian valmistuksen jälkeen. Lisäksi tasainen alusta pienentää laatan ja alustan välistä kitkakerrointa, mikä ehkäisee halkeilun syntymistä. Täytemaan alapuolelle jäävä maa-aines ei saa olla routaantunut, koska roudan myöhemmin sulaessa syntyy suuria painumia. Alusta asetetaan lopulliseen korkoon ja tiivistetään vasta, kun laatan mitoitus on suoritettu. Näin vältetään korjaavat työvaiheet ja saadaan laadukas lopputulos.

Betonimassan työstettävyys
Kuidut annostellaan betonimassaan tehtaalla ja kuljetetaan työmaalle normaalilla pyörintäsäiliöautolla. Kuitubetoni siirretään muottiin tilaajan haluamalla tavalla esim. pumppaamalla. Pumppauslinja kannattaa pitää mahdollisimman lyhyenä, etenkin jos kuitumäärä koko on suuri. Supistajia ja tarpeettomia mutkia tulee pumpputukosriskin takia välttää. Pumppausletkun halkaisija tulisi valita siten, että kuidun pituus on maksimissaan 2/3 letkun halkaisijasta.

Betonimassan tiivistys ja hierto
Tiivistystyö suoritetaan normaalisti varoen liiallista tärytystä, jotta kaikki kuidut eivät laskeudu muotin pohjalle. Tämän takia on tärkeää, että betonimassan notkeus vastaa tilattua notkeusluokkaa, koska liian suuri betonimassan notkeus ja tiivistystyö saattavat johtaa kuitujen erottumiseen. Hyvän lopputuloksen antaa tärypalkki yhdistettynä notkeaan betoniin. Jos halutaan välttää tiivistystyö kokonaan, voidaan kuidut sekoittaa itsetiivistyvään betoniin. Tällä nopeutetaan valuprosessia. Oikea tiivistystyö tai itsetiivistyvän betonin pinnan hytkyttely takaa kuitujen painumisen pinnan alle, niin että niitä ei jää pintaan pystyyn. Teräskuitulattian pinta viimeistellään normaalein tavoin joko koneellisesti hiertäen tai käsin teräslastalla.

Jälkihoito
Betonin pinnan oikaisemisen jälkeen se jälkihoidetaan normaalisti. Teräskuitubetonin jälkihoito on yhtä tärkeää kuin muidenkin lattiabetoneiden jälkihoito. Teräskuidut eivät sanottavasti estä plastista kutistumista (varhaishalkeilu) vaan toimivat vasta, kun kuidun tartunta on kunnolla kehittynyt. Plastinen halkeilu tapahtuu ensimmäisten neljän tunnin aikana. Lopullinen jälkihoito suositellaan tehtävän muovikelmulla tai ruiskutettavilla jälkihoitoaineilla vähintään 3-4 vuorokauden ajan.

Kuitubetonin käytön edut työmaalla:

  • Tavanomainen raudoitus jää lähes kokonaan pois (materiaali- ja työkustannukset)
  • Betoni voidaan usein valaa rännillä autosta (raudoitus ei ole tiellä)
  • Laserohjatun levityskoneen käyttö tasoitustyössä
  • Aikataululliset säästöt
  • Mahdollisuus valaa päivässä jopa 3 000 m2
  • Kutistumisen ja halkeilun hallinta
  • Työn ergonomisuus ja turvallisuus


 
Julkaistu
27.3.2012