Kuiduilla vahvistettu betoni. Tekokiven verrattain heikkoa vetolujuutta on käsitelty jo useaan otteeseen aiemmissa betonia käsittelevissä asiantuntijatöissä. Lukuisissa yrityksissä muokata rakennusmateriaalia paremmaksi pyritään puuttumaan tähän heikkouteen mahdollisimman hyvin. Tämä pätee myös ”kuituvahvisteiseen betoniin”, jonka vetolujuus on paljon suurempi kuin tavallisen betonin. Sillä on kuitenkin myös useita muita etuja.
Koska kuituvahvistettu betoni on vahvistettu lisäaineilla – tyypillisesti teräksellä tai lasilla – se on vähemmän altis rikkoutumaan kuin tavallinen betoni. Samalla tavalla teräsbetonin lujuutta voidaan nostaa. Vetokestävyydellä on luonnollisesti rajansa. Lopulta halkeamia syntyy hyvin suurissa kuormituksissa. Kuituvahvisteinen betoni tarjoaa kuitenkin edelleen etuja. Halkeamat ovat usein kapeampia kuin tavallisessa betonissa, joten ne ovat vähemmän vaarallisia komponentin vakaudelle.
Sekaannusten selvittämiseksi voidaan sanoa, että kuidut toimivat ”mikrovahvistuksena”, mutta ne eivät korvaa täysin perinteistä teräsvahvistusta voimakkaasti kuormitetuissa, kantavissa komponenteissa. Niitä voidaan kuitenkin laajentaa. ”Puhdasta” kuitubetonia voidaan käyttää myös vähemmän rasitettujen komponenttien valmistukseen.
On huomattava, että kuituvahvistus parantaa betonin puristuslujuutta ja iskunkestävyyttä vetolujuuden lisäksi. Lisäksi rakennusmateriaalin joustavuus nousee. Tämä mahdollistaa suuremman muodonmuutoksen (kovettuneen!) aineen vahingoittumatta.
Kuiduilla vahvistettu betoni. Teräksestä valmistetut kuidut
Kuituvahvisteinen betoni on suhteellisen uutta, vaikka teräsbetonilla on pitkä historia, joka ulottuu 1800-luvun puoliväliin. Kehitys on voimistunut vasta 1970-luvulta lähtien. Aluksi kyseessä olivat teräskuitubetonit, joita nykyään kehitetään ja hyödynnetään lähinnä teollisuuslattioissa, tunnelirakentamisessa ja yhä useammissa betonielementeissä.
Sisällyttämällä teräskuituja tavanomaisesta betonista – joka on verrattain haurasta – tulee huomattavasti kovempi komposiittimateriaali. Sitä voidaan käyttää vain täydentämään tai korvaamaan kokonaan teräsrakenteiden raudoitus, sovelluksesta riippuen. Aiemmin mainittujen käyttöalueiden lisäksi ainetta käytetään myös teiden rakentamisessa ja yhä enenevässä määrin myös asuinarkkitehtuurissa, jossa teräskuitubetonia käytetään kellarin seinissä ja lattialaatoissa. Käsittelyssä on edullista, jos aine korvaa perinteisen raudoituksen, koska betonointi vaatii vähemmän työtä kuin teräsbetonin asentaminen, koska siinä käytetään valmista tuotetta.
Loppujen lopuksi se, kuinka paljon ja millaisia teräskuituja betoniin laitetaan, ratkaisee sen, kuinka suuri stabiloiva vaikutus niillä on. On korostettava, että erittäin suuri kuitupitoisuus voi johtaa ongelmiin käsittelyn aikana, jolloin tuoreen betonin tiivistäminen ja pumppaaminen on haastavaa. Tämän vuoksi kuitupitoisuus on punnittava huolellisesti. Jos betonissa on liikaa kuituja, sitä voi olla vaikeampi tiivistää kunnolla, mikä voi heikentää lujuutta, jota pyrittiin lisäämään lisäaineilla.
Ironisesti teräskuidut heikentävät huomattavasti betonin jo ennestään suhteellisen huonoa lämmöneristävyyttä. Tämän ei kuitenkaan tarvitse olla haitta, sillä ainakin lattialämmityksen yhteydessä suositaan usein korkeaa lämmönjohtavuutta erityisesti tasoitteen alueella.
Kuiduilla vahvistettu betoni. Lasikuitu
Tekstiilibetonista puhutaan, kun betoniin sekoitetaan kokonaisia lasikuitumattoja.
Muutaman vuoden ajan myös lasikuitubetoni on kasvattanut suosiotaan. Tiettyjä tuotteita hyödynnetään ensisijaisesti valkoisissa ammeissa ja tasoitteissa, ja niiden kuitupitoisuus on hyvin alhainen (alle 0,4 tilavuusprosenttia). Toisin kuin tuotteissa, joiden kuitupitoisuus on suhteellisen korkea (jopa 5 tilavuusprosenttia), betonissa olevat kuidut vain lisäävät betonin vesitiiviyttä, eikä niillä ole juuri mitään lujitustarkoitusta. Niiden ensisijainen käyttökohde on pienten, herkästi muotoiltujen betonikappaleiden luominen, jotka ovat kuitenkin uskomattoman vakaita. Lasikuidut eivät ruostu, joten metallia suojaavaa betonikerrosta ei tarvita vähintään, toisin kuin betonissa, joka sisältää terästä tai teräskuituja. Vaihtoehtoisesti on ajateltavissa luoda vain muutaman millimetrin paksuisia komponentteja.
Käsite ”tekstiilibetoni” on uudempi. Se koostuu pikemminkin yhteen liitetyistä lasikuitumattoista kuin yksittäisistä lasikuiduista. Tämä nostaa huomattavasti kantavuutta yli kaiken vetolujuuden lisäksi. Esimerkiksi Dresdenin teknillisessä yliopistossa tehdyt testit ovat osoittaneet, että lisäämällä ylimääräinen kerros kangasbetonia voidaan teräsbetoniosien kantavuutta parantaa jopa 125 %.
Tekstiilibetonilla on huomattava vakaus ilman perinteistä teräsraudoitusta. Esimerkkinä tästä toimivat rakenteet, kuten maailman ensimmäinen kangasbetoninen jalankulkusilta, joka esiteltiin vuonna 2006 valtion puutarhanäyttelyssä Oschatzissa, Saksissa (ks. kuva). Tämä silta painaa yhteensä vain viisi tonnia, ja sen paksuus on vain kolme senttimetriä. Vastaavalla raudoituksella varustettu betonista tehty silta painaisi noin 25 tonnia.
Kuiduilla vahvistettu betoni. Muovista valmistetut kuidut
Synteettikuitubetonille on muitakin käyttötarkoituksia, joskin ne ovat jonkin verran rajoitettuja. Teräsbetonin palonkestävyyttä parannetaan entisestään käyttämällä polypropeenia. Tulipalon sattuessa muovi palaa ja jättää jälkeensä pieniä kanavia, joiden avulla se toimii. Tämä helpottaa betoniin palon aikana kertyvän vesihöyryn poistumista, mikä viivästyttää elementin pinnan kuoriutumisnopeutta. Tämä merkitsee teräsraudoituksen pidempää palosuoja-aikaa. Polypropeenikuitujen ansiosta tuoreen betonin kovettuessa syntyy vähemmän halkeamia. Siemenet pitävät tästä ominaisuudesta erityisen paljon. Tästä huolimatta kovettuneessa betonissa olevat muovikuidut eivät periaatteessa vaikuta materiaalin veto- ja puristuslujuuteen.
Kuiduilla vahvistettu betoni. Hiilipohjaiset materiaalit
Hiilikuituvahvisteinen betoni on myös vasta hiljattain tullut markkinoille. Sitä kutsutaan myös hiilikuiduiksi, ja sen ensisijainen käyttökohde on tähän mennessä ollut kuituvahvisteiset muovit ilmailu-, auto- ja urheiluvälineteollisuudessa. Tulevaisuudessa hiilikuitujen poikkeuksellisen lujuuden ja alhaisen painon yhdistettynä niiden suureen joustavuuteen pitäisi ulottua myös betonituotteisiin.
Valmistajan SGL Groupin tietojen mukaan materiaali, joka on aiemmin ollut erittäin kallis, saattaa jopa lopulta korvata aiemman teräsbetonin. Korroosionkestävien ohutseinäisten betonirakenteiden kehittäminen tekisi niistä jopa 75 prosenttia kevyempiä, joustavampia ja vähintään yhtä vahvoja kuin teräsbetoni. Saatat siis miettiä, tuleeko tämä uusi kehitys lähivuosina tai -vuosikymmeninä vallitsemaan historiallisesti suhteellisen konservatiivisen rakentamisen.
Kuitubetonin puhdistus
Puhdistusaineemme, kuten BETOFF-B neste, on suunniteltu paitsi tavallisen betonin myös teräsbetonin puhdistamiseen. Levitä nestettä yksinkertaisesti likaiseen betoniin, odota noin 10 minuuttia ja käytä sitten pehmeäharjaista harjaa nesteen levittämiseen likaan. Viimein pese kaikki pois vedellä ja betoni on taas puhdas!
Miten kuitubetoni liuotetaan?
Vahvin betonia liuottava aineemme voi liuottaa minkä tahansa betonin, myös teräsbetonin. Osta BETOFF neste (tiiviste), jos välität lujuudesta ja tehokkuudesta.
