Staalvezelversterkt beton veelgestelde vragen
Als u uw antwoord hier niet kunt vinden, neem dan gerust contact met ons op.
1. Wat is staalvezelversterkt beton (Steel Fibre Reinforced Concrete)
2. Kunnen staalvezels worden toegevoegd aan de kant-en-klare mengwagen?
3. Hoeveel mengtijd is er nodig voor het toevoegen van staalvezels aan een kant-en-klare mengwagen?
4. Kunnen staalvezels ter plaatse worden toegevoegd?
5. Kunnen staalvezels aan elke mix worden toegevoegd?
6. Zullen de staalvezels niet samenklitten in de mix?
7. Hoe zullen de staalvezels het ontwerp van de mix beïnvloeden?
8. Hebben staalvezels invloed op de inzakking van het beton?
9. Kan staalvezelbeton worden gepompt?
10. Zullen de staalvezels roesten?
11. Zullen de vezels uit de voegen steken nadat de ingegoten vormen zijn verwijderd?
12. Voor ingegoten SFRC: wanneer wordt er gebruik gemaakt van inwendige trillingen en wanneer wordt er gebruik gemaakt van bekistingstrilling?
13. Zijn er problemen met het gieten van SFRC tegen een waterdicht membraan?
14. Is het beton elektrisch geleidend en leidt dit tot een risico op elektrische schokken?
15. Zijn er veiligheidsrisico's voor de eindverantwoordelijken?
16. Hoe kan ik de verschillen tussen de verschillende staalvezels kwantificeren?
17. Wat wordt bedoeld met restbuigsterkte?
18. Zal staalvezelbeton meer slijtage effecten hebben op bekistingen en gereedschap dan gewoon beton?
19. Wat is het voordeel van staalvezels ten opzichte van synthetische microvezels?
20. Wat is het voordeel van staalvezels ten opzichte van synthetische macrovezels?
21. Is werken met traditionele betonwapening goedkoper dan werken met staalvezel?
Antwoorden
1. Wat is staalvezelversterkt beton? (SFRC)
Staalvezelbeton is voor bepaalde toepassingsgebieden een alternatief voor traditioneel gewapend beton. Staalvezels zijn een discontinue, 3-dimensioneel georiënteerde, isotrope wapening eens ze in het beton zijn gemengd. Staalvezels overbruggen de scheur bij zeer kleine scheuropeningen, herverdelen de druklast en optimaliseren de betonweerstand na een scheur.
Er zijn verschillende soorten vezels (materiaal, vorm, grootte...) beschikbaar, hun effect in het beton varieert. Staalvezelbeton kan daarom nooit worden gereduceerd tot "beton met staalvezels". Staalvezels kunnen worden onderverdeeld in vijf groepen:
- Type I - koudgetrokken draad
- Type II - plaatstaal
- Type III - smeltextractie
- Type IV - geschaafde koudgetrokken draad
- Type V - gefreesd uit blokken
De overgrote meerderheid behoort tot type I. Het meest voorkomende en meest performante ankertype is het "haakse uiteinde". Voor hetzelfde type vezel hebben lengte/diameter en treksterkte de grootste invloed op de prestaties van de vezel. Hoe hoger de l/d-verhouding, hoe beter de prestaties van het staalvezelbeton.
2. Kunnen staalvezels worden toegevoegd aan de klant-en-klare mengwagen?
Ja. Voeg de staalvezels toe nadat alle andere ingrediënten al in de vrachtwagen zitten. Stel de mixer in op een laadsnelheid en voeg langzaam de vezels toe aan de mixer. Meng ongeveer 5 minuten op de ingestelde laadsnelheid.
De staalvezels kunnen ook toegevoegd worden aan de aggregaattransportband als de toegang daartoe veilig is.
3. Hoeveel mengtijd is er nodig voor het toevoegen van staalvezels aan een kant-en-klare mengwagen?
Bekaert raadt een continue menging aan de hoogste trommelsnelheid aan gedurende ongeveer 4 à 5 minuten nadat alle staalvezels aan de vrachtwagen zijn toegevoegd.
4. Kunnen staalvezels ter plaatse worden toegevoegd?
Ja, ook het toevoegen van vezels ter plaatse aan de vrachtwagenmixer is mogelijk. Geleidelijk aan worden de vezels in de mix gedoseerd, dit gebeurt meestal via een transportband.
5. Kunnen staalvezels aan elke mix worden toegevoegd?
Staalvezels kunnen worden gebruikt in beton, mortel en voegmiddel. Over het algemeen kunnen harde mengsels, met zeer weinig fijnstof en/of een onstabiele zeefcurve bij een hoger vezelvolume voor meng- en dispersieproblemen zorgen. Het eenvoudigweg mengen van staalvezels in eender welk beton zal hoogstwaarschijnlijk niet alle positieve effecten benutten die vezels aan beton kunnen geven. Afhankelijk van het type en de hoeveelheid vezels kan het nodig zijn om de betonmix aan te passen.
Bijvoorbeeld:
- Het verhogen van het gehalte aan fijne stoffen
- Aanpassen van de sorteringscurve
- Aanpassen van de hoeveelheid plasticizer
Voor betonsterkte tot een werkelijke sterkte van ongeveer 8000 psi zijn typische vezels met normale draadsterkte voldoende (meerderheid van de toepassingen). Voor een hogere betonsterkte dan de gemiddelde sterkte of hoge sterkte kunnen vezels nodig zijn om een broos gedrag te voorkomen. Als er speciale cementen, aggregaten of hulpstoffen worden gebruikt (zelden het geval), wordt een voorafgaande meng-/pomptest aanbevolen.
6. Zullen de staalvezels niet samenklitten in de mix?
Een goed ontworpen betonmix is essentieel om te voorkomen dat de vezels gaan samenklitten. Om dit te vermijden bij vezels met een hoge l/d (aspect) verhouding (d.w.z. hoog presterende vezels), is er een lijmtechnologie voor de vezels ontwikkeld. Gelijmde vezelbundels zorgen ervoor dat de bundels gelijkmatig verdeeld worden op "macroniveau" en tijdens het mengen van de bundels scheiden in individuele vezels. In essentie verlaagt de gelijmde bundel tijdelijk de aspect (l/d) ratio van de vezels zodat de menging eenvoudiger kan verlopen. Op die manier kan effectief worden voorkomen dat er een ballast ontstaat en kan een homogeen mengsel van hoogwaardig staalvezelbeton bereikt worden.
7. Hoe zullen de staalvezels het ontwerp van de mix beïnvloeden?
De staalvezelmixontwerpen zijn vergelijkbaar met de ontwerpen die gewoonlijk worden gebruikt voor standaard betonmixen. Aanbevolen aggregaatafmetingen en mengverhoudingen zijn opgenomen in lokale normen. Het gebruik van een zo groot mogelijke aggregaat en een continue korrelgroottemix, in tegenstelling tot een discontinue korrelgroottemix, kan de krimp tot een minimum beperken. Stalen vezels kunnen door hun stijfheid een vermindering van de inkrimping veroorzaken. Dit betekent niet noodzakelijkerwijs een verminderde werkbaarheid. Afhankelijk van de omgevingstemperatuur en de plaatsingsmethode worden meestal standaard waterreductoren gebruikt om de verwerkbaarheid te verhogen voor mengsels met meer dan 18 tot 24 kg per kubieke meter staalvezels.
8. Hebben staalvezels invloed op de inzakking van het beton?
Ja, de toevoeging van staalvezels met een typische dosering van 55 tot 39 kg/m³ zal de schijnbare inzakking verminderen met 1" (2,5 cm) tot 3" (7,6 cm). Dit betekent echter niet noodzakelijkerwijs een afname van de werkbaarheid. Het gebruik van trillingsconsolidatie herstelt de werkbaarheid van de SFRC.
9. Kan staalvezelbeton worden gepompt?
Ja, maar er moet rekening gehouden worden met een inkrimping van 0,4" (1 cm) tot 1,2" (3 cm) door de slang, afhankelijk van de dosering van de staalvezels, de omgevingstemperatuur en de lengte van de slang. Een standaard waterreductiemiddel (MrWr) wordt vaak gebruikt om de werkbaarheid te verhogen en de doorstroming door de pompleidingen te vergemakkelijken. Soms kan het nodig zijn om een waterreduceermiddel met een hoog bereik (HrWr) te gebruiken. Meestal is een slang met een diameter van 10cm nodig.
10. Zullen de staalvezels roesten?
Bij binnentoepassingen zoals tunnels en magazijnen, nee. Bij buitentoepassingen zoals wegen kan er lichte roestvorming optreden. De ervaring met snelwegen en industriële verhardingen leert ons dat individuele vezels weliswaar aan het oppervlak corroderen, maar dat er geen vlekken op het betonnen oppervlak ontstaan. De algehele esthetiek en de onderhoudsvriendelijkheid blijven behouden, zelfs met de aanwezigheid van individuele vezelcorrosie. Vezels voor binnentoepassingen in typische binnentunnels of productievloertoepassingen blijven helder en glanzend onder normale omgevingsomstandigheden.
Buitentoepassingen zonder scheurvorming heeft aangetoond dat beton met een drukstertke van meer dan 3000 psi over 28 dagen, gemengd met standaard water / cement ratio's, en geïnstalleerd met methoden die een goede verdichting voorzien, vezelcorrosie op het betonoppervlak beperkt.
Wanneer de oppervlaktevezels corroderen, is de corrosievoortplanting niet groter dan 0,02 cm onder het oppervlak. Omdat de vezels kort en discontinu zijn en elkaar zelden raken, is er geen continue pad voor parasitaire of geïnduceerde stromen tussen de verschillende gebieden van het beton.
Buitentoepassingen met scheurvorming in laboratorium- en veldtoepassingen in chloridehoudende omgevingen hebben aangetoond dat scheuren in beton kunnen leiden tot corrosie van de vezels die door de scheur heen gaan. Kleine scheurtjes (scheurbreedte < 0,02 cm) laten echter geen corrosie van de staalvezels toe. Als de scheuren breder zijn dan 0,02 cm en van beperkte diepte, zijn de gevolgen van deze lokale corrosie niet structureel significant.
11. Zullen de vezels uit de voegen steken nadat de ingegoten vormen zijn verwijderd?
Vezels kunnen alleen uit de vormen steken als er een voeg is. Ze kunnen niet uitsteken in het midden van een vorm. Dit effect kan worden geminimaliseerd als de voegen worden gedicht voor het plaatsen van het beton worden. Het is echter niet altijd mogelijk om elke voeg te vullen. Het aantal uitstekende vezels is afhankelijk van de nauwkeurigheid van de voegen en de vezeldosering.
Bredere voegen zullen meer vezels opvangen dan smallere voegen. Na het verwijderen van de bekisting kunnen de vezels vrij snel worden verwijderd met behulp van een handschuurblok of een kleine haakse slijper.
12. Voor ingegoten SFRC: wanneer wordt er gebruik gemaakt van inwendige trillingen en wanneer wordt er gebruik gemaakt van bekistingstrilling?
Bij gietwerk is inwendige trilling de meest gebruikte optie om het beton te consolideren. Bekistingstrillingen worden over het algemeen gebruikt in de prefab industrie.
Wanneer staalvezelbeton in vorm wordt gegoten, helpt een lichte trillingen van de bekisting om te voorkomen dat de vezels de bekisting raken en daardoor zichtbaar zijn wanneer de bekisting wordt verwijderd. Bijvoorbeeld, tijdens het gieten van staalvezelversterkte prefab constructies wordt de bekisting in trilling gebracht om het beton te consolideren. Deze actie resulteert in een bijna vezelvrij oppervlak van de constructies. Een korte periode van bekistingstrillingen in de volledig gegoten constructies, aangevuld met inwendige trilling waar mogelijk, zal leiden tot de beste afwerking van het oppervlak.
13. Zijn er problemen met het gieten van SFRC tegen een waterdicht membraan?
Er zijn tot nog toe geen gebreken vastgesteld in de plastic coating door vezeldoorboringen. Slijtage door scherpe aggregaten tijdens het storten van beton vormt een even grote bedreiging voor de coating als staalvezels. Na plaatsing hebben de vezels de neiging om te bewegen en zich te heroriënteren tijdens trillingen, waardoor de druk van eventuele vezels op coating, die tijdens de plaatsing ontstaat, wordt weggenomen. Veel projecten die gebruik maken van SFRC worden ontwikkeld door ter plaatse te storten en beton direct op de waterdichte membranen te spuiten.
14. Is het beton elektrisch geleidend en leidt dit tot een risico op elektrische schokken?
Typisch staalvezelbeton bevat minder dan 0,5% vol. aan staalvezels en zelden meer dan 0,75% vol. Die vezels zijn discontinu en niet met elkaar verbonden. Tests tonen slechts een lichte daling aan van de elektrische weerstand door de toevoeging van staalvezels. De stroomweerstand is echter nog steeds aanzienlijk. Effecten van het vochtgehalte en de samenstelling van het aggregaat zijn veel dominanter dan de toevoeging van staalvezels.
15. Zijn er veiligheidsrisico's voor de eindverantwoordelijken?
Nee, met goede praktijken op het gebied van veiligheid mogen staalvezels geen veiligheidsrisico's met zich meebrengen. Raadpleeg onze veiligheidsinformatiebladen voor meer informatie.
16. Hoe kan ik de verschillen tussen de verschillende staalvezels kwantificeren?
De weerstand van staalvezelbeton na een scheur is een materiaaleigenschap die vaak wordt gebruikt om de prestaties van de vezels te onderscheiden. Deze weerstand wordt meestal bepaald door middel van een buigproef en wordt vaak aangeduid als de restbuigsterkte (zie hieronder). Voor eenzelfde betonsamenstelling zijn de prestaties van staalvezels afhankelijk van de vezellengte, de diameter, de l/d-verhouding, de verankering en de treksterkte. De vezeldosering alleen heeft geen enkele prestatiegerelateerde waarde. AStM international heeft twee buigtestprocedures voor vezelversterkt beton. De twee testprocedures zijn de standaard testprocedure AStM c1399 voor de gemiddelde restbuigsterkte van vezelbeton en de standaard testprocedure AStM c1609 voor de buigsterkte van vezelbeton. Bekaert stelt het gebruik van AStM c1609 voor. AStM c1399 kan leiden tot extreem hoge waarden in restbuigsterkte door een gunstige vezeloriëntatie en het gebruik van een stalen plaat om de energievrijgave bij een eerste scheur te beperken.
17. Wat wordt bedoeld met restbuigsterkte?
De restbuigsterkte is gelijk aan de buigsterkte van staalvezelbeton na een scheur die overeenkomt met een bepaalde doorbuiging in een balkbuigtest. Het is een waarde uit de test die is ingevoerd voor het ontwerp van staalvezelbeton.
18. Zal staalvezelbeton meer slijtage effecten hebben op bekistingen en gereedschap dan gewoon beton?
Neen, niet meer dan bij gewoon beton.
19. Wat is het voordeel van staalvezels ten opzichte van synthetische microvezels?
Staalvezels zijn geen vervanger van synthetische microvezels of omgekeerd. Beide vezelsoorten hebben heel specifieke eigenschappen in beton, zodat de toepassingsgebieden elkaar niet overlappen. In plaats van een vervanger kunnen beide vezeltypes eerder complementair worden gebruikt. Terwijl staalvezels voor scheurvastheid zorgen en dus als wapening fungeren, verminderen synthetische microvezels de scheurvorming als gevolg van plastic krimp en verbeteren ze de brandwerendheid van beton. Deze laatste zorgen niet voor een versterkend effect.
20. Wat is het voordeel van het gebruik van staalvezels ten opzichte van synthetische macrovezels?
Het is bewezen dat de mechanische verankering van staalvezels zelfs in structurele toepassingen voor versterking zorgt. Staalvezels zijn gemaakt van een materiaal met bekende technische eigenschappen; elasticiteits modulus, Poisson's verhouding, treksterkte en kruip. De e-modulus van staal is hoger dan die van beton. De staalvezels nemen dus snel de spanningen op en hebben een onmiddellijke invloed op het scheurproces. Het draagvermogen van staalvezelbeton op lange termijn is aanzienlijk. Staalvezels hebben de materiaalspecificatie AStM A820. Synthetische macrovezels zijn er in een grote verscheidenheid en hebben zeer verschillende materiaaleigenschappen. Synthetische macrovezels hebben geen materiaalspecificatie in AStM. Alle synthetische macrovezels hebben wel een e-modulus die lager is dan die van beton en een relatief lage treksterkte. Daarom moet een bepaalde scheurbreedte nodig zijn, vooraleer synthetische macrovezels in het beton kunnen ingrijpen en alleen dan kunnen gematigde waarden voor de sterkte na de scheur worden bereikt. Synthetische macrovezels zijn ook onderhevig aan kruip, waardoor hun draagvermogen op lange termijn lager of zelfs onbestaande is. De kruipsnelheid kan toenemen bij hogere omgevingstemperaturen.
Er zijn ten minste vier factoren die moeten worden beoordeeld bij het overwegen van wapening; elasticiteitsmodulus, Poisson's ratio, treksterkte en kruip.
21. Is werken met traditionele betonwapening goedkoper dan werken met staalvezel?
Met vezelversterkt beton kunt u de constructieplanning inkorten, alternatieve constructiemethoden of ontwerpoplossingen overwegen en de duurzaamheid verhogen. Wanneer een project sneller wordt afgewerkt met minder inspanningen en arbeid, worden de hogere kosten van de staalvezels overgecompenseerd door de besparingen.
In bepaalde toepassingen is het volumegewicht van staalvezels lager dan die van traditionele betonwapening voor een vergelijkbaar wapeningseffect. Voor deze toepassingen zijn de kosten/versterking lager voor staalvezels.