Német Ferdinánd: Műanyag szálak az alagútépítési betonokban
A különböző mikro- és makroszálak térhódítása a mai betontechnológiában elvitathatatlan tény. Magyarországon leginkább ipari padlók építésénél és az előregyártásban találkozhatunk velük. A növekvő trend azonban már jó ideje megfigyelhető a nemzetközi mélyépítési betonoknál is. Alkalmazzák lőtt betonokban, alagútak belső héjának kialakításánál, legyen az helyszínen készített, vagy előregyártott elem, éppúgy, mint az alagutak pályaburkolati betonjaiban. A műanyag szálak elterjedése nem véletlenszerű, rengeteg előkészítői, tervezői munka és megvalósult projektek tömege bizonyítja létjogosultságukat.
Anyagukat tekintve leggyakrabban acél és polimer szálakkal találkozhatunk. Mindkettőre létezik európai szabvány:
• MSZ EN 14889-1:2007 Szálak betonhoz – 1. rész: Acélszálak (magyar, angol)
• MSZ EN 14889-2:2007 Szálak betonhoz – 2. rész: Polimer szálak (angol)
• Class Ia: Mikroszálak: < 0.30, mm átmérő; monofil
• Class Ib: Mikroszálak: < 0.30,mm átmérő; fibrillált
• Class II: Makroszálak: > 0.30, mm átmérő
A mikroszálak (SIKA® FIBERMESH®) jelentősége leginkább két téma köré csoportosítható:
A makroszálak (SIKAFIBER® FORCE®) használata növeli a beton energiaelnyelő-képességét. A makroszálak rugalmassági modulusa (5-15 GPa) alacsonyabb, mint az acélszálaké, így extrém nagy terhek felvételére nem alkalmasak, de extrém hatékonyak a beton szilárdulásának korai fázisában a repedések kontrollálása tekintetében. Korrózióállók és rendkívüli duktilitást adnak a betonnak.
Az EN 14651 szabvány szerint végzett gerendavizsgálat jól összevethetővé teszi a különböző szálak hatását a betonban. A diagram alapján látható, hogy az első repedések bekövetkezése után az acélszállal készített beton adja a legjobb eredményeket. A rövid (35 mm) acélszálak miatt ez a többletfeszültség lecsökken a növekvő lehajlás mellett. A SikaFiber® Force® polipropilén makroszállal készített betonok bár az első repedést követően veszítettek a teherbírásukból, növekvő deformáció mellett a szálak átvették a terhet, és a teherbírás jelentősen megemelkedett.
• Az acélszálak a lőttbeton-keverékben nagyobb kopást okoznak a keverőben, a szállítóeszközökben, a pumpálás és lövés berendezéseiben. Ez a kopás mintegy 20%-kal nagyobb, mint acélszál nélkül. Ez pedig megemeli az öszszes gép üzemeltetési költségét.
• Szintetikus szálak esetén a koptató hatás ugyanolyan, mint a szál nélküli betonok esetén, tehát nincs járulékos fenntartási költség.
• Mivel a műanyag szálak tömege sokkal alacsonyabb, mint az acélszálaké, az egyenértékű adagolásuk kb. az ötöde, mint az acélszálé.
• Ez kevesebb szállítandó súlyt jelent. Azon alagútprojekteknél, ahol vízzáró membránt alkalmaznak, az acélszálas lőtt beton sérüléseket okozhat, így először egy acélszál nélküli védőréteget kell fellőni.
• A szintetikus szálas lőtt beton nem károsítja a szigetelést, így nincs szükség további védőrétegre.
Az egyes speciális körülmények különleges szálformát és -anyagot igényelnek. Például az UHPC betonok esetében rövid, ugyanakkor nagy rugalmassági modulusú szálakra van szükség. A Sika termékkínálatában minden speciális igényre megtalálható a megfelelő száltípus.