Vรฝvoj vlรกkien do vlรกknobetรณnu
Vlรกkna do vlรกknobetรณnu, tak ako celรฉ stavebnรญctvo, sa neustรกle vyvรญjajรบ. Tempo vรฝvoja sa neustรกle spomaฤพuje aย zlepลกenia sa zameriavajรบ na ฤoraz menลกie detaily. Pozornosลฅ sa od takmer dokonalรฝch materiรกlovรฝch aย tvarovรฝch rieลกenรญ presรบva na technolรณgiu spracovania, kde sa momentรกlne nachรกdzajรบ najvรคฤลกie rezervy. TSรS do tohto procesu vstupuje ako notifikovanรก osoba, osvedฤovacie miesto, znaleckรก organizรกcia, diagnostickรฉ pracovisko, ale aj ako vรฝskumnรฉ pracovisko.
Vlรกkna vย histรณrii staviteฤพstvaPrvรฝkrรกt sa predchodcovia sรบฤasnรฝch vรฝstuลพnรฝch vlรกkien pouลพili podฤพa odhadov pred 3โฏ500 rokmi, keฤ sa krehkรฉ (na slnku suลกenรฉ) tehly vystuลพovali slamou. Postupom ฤasu sa ako vรฝstuลพnรฝ materiรกl do mรกlt zaฤala pouลพรญvaลฅ konskรก srsลฅ. ฤalลกรญm typom vlรกkien, ktorรฉ sa pouลพรญvali takmer 100 rokov, boli azbestovรฉ vlรกkna. Keฤ sa zistilo, ลพe majรบ negatรญvny vplyv na zdravie, zaฤal sa intenzรญvny vรฝskum novรฝch druhov rozptรฝlenej vรฝstuลพe, ktorรฝ viedol kย vytvoreniu oceฤพovรฝch vlรกkien (obr.ย 1). Tento typ vlรกkien sa uviedol najskรดr na americkรฝ trh, aย to vย ลกesลฅdesiatych rokoch minulรฉho storoฤia, na eurรณpsky sa dostal aลพ vย sedemdesiatych rokoch [1]. Od tohto momentu sa vlรกkna zdokonaฤพujรบ aย prechรกdzajรบ urฤitรฝm vรฝvojom, ฤo mรก vplyv na vlastnosti vรฝslednรฉho stavebnรฉho materiรกlu (prevaลพne betรณnu), do ktorรฉho sa pridรกvajรบ. Navyลกe, vย devรคลฅdesiatych rokoch minulรฉho storoฤia sa na trh uviedli syntetickรฉ (polymรฉrovรฉ) vlรกkna aย dodnes sa rozลกiruje ich sortiment, ako aj materiรกlovรก bรกza.
Vlรกkna vย sรบฤasnosti
Vlรกkna sa pouลพรญvajรบ ako rozptรฝlenรก vรฝstuลพ do heterogรฉnnych materiรกlov, ktorรฉ vykazujรบ nรญzku pevnosลฅ vย ลฅahu, priฤom pri sprรกvnej technolรณgii vรฝroby takรฉhoto kompozitu majรบ tendenciu izotropne zlepลกovaลฅ jeho mechanickรฉ vlastnosti pri namรกhanรญ ลฅahom aย tlakom.
Vlรกkna uลพ dรกvno nie sรบ len oceฤพovรฉ aย polymรฉrovรฉ. Pribudli kย nim sklenรฉ, uhlรญkovรฉ, dokonca kompozitnรฉ zย viacerรฝch materiรกยญlov alebo zย jednรฉho, ale sย rรดznymi vlastnosลฅami. Kaลพdรฝ typ vlรกkien mรก svoje ลกpecifickรฉ pouลพitie. Okrem materiรกlovej bรกzy sa vlรกkna rozliลกujรบ aj podฤพa dฤบลพky alebo vย prรญpade podobnรฝch prierezovรฝch charakteristรญk aj podฤพa ลกtรญhlostnรฉho pomeru. Vyuลพitie aย efektรญvnosลฅ vyuลพitia podmieลuje aj tvarovanie strednicovej osi vlรกkna.
Zย pรดvodne jednoduchรฉho vรฝrobku urฤenรฉho na zlepลกenie vlastnostรญ najmรค krehkรฝch materiรกlov sa stal sofistikovanรฝ vรฝrobok, ktorรฉho neustรกly vรฝvoj rozลกรญril oblasลฅ vyuลพitia na prenos zaลฅaลพenรญ vย ลกpecifickรฝch situรกciรกch.
Rozptรฝlenรก vรฝstuลพ sa navrhuje najmรค na prenรกลกanie napรคtรญ vplyvom plastickรฉho zmraลกลฅovania, zvlรกลกลฅ na รบฤinky dynamickรฉho zaลฅaลพovania poฤas prevรกdzky, alebo dokonca na statickรฉ pรดsobenie aย nahradenie tradiฤnej prรบtovej alebo sieลฅovej oceฤพovej vรฝstuลพe.
Obr. 2ย Pracovnรฝ diagram vlรกknobetรณnu
Pokrok aย trendy vย oblasti vlรกkien aย vlรกknobetรณnov
Rozptรฝlenรก vรฝstuลพ sa pรดvodne vyuลพรญvala predovลกetkรฝm na zabrรกnenie vzniku trhlรญn vย jednotlivรฝch materiรกloch alebo vรฝrobkoch. Rozptรฝlenรฉ vlรกkna vรฝstuลพe zvyลกovali integritu celรฉho systรฉmu aย vฤaka tomu redukovali prejavy objemovรฝch zmien sรบvisiacich najmรค sย kolรญsanรญm vlhkosti. Neskรดr sa zistilo, ลพe pridรกvanรญm rozptรฝlenej vรฝstuลพe moลพno efektรญvne vystuลพovaลฅ inak krehkรฉ materiรกly aย nahradiลฅ tak urฤitรบ ฤasลฅ tradiฤnej vรฝstuลพe. Na zรกklade nรกvrhu tradiฤnej vรฝstuลพe (urฤitรก plocha vรฝstuลพe na urฤitรฝ prierez betรณnovรฉho prvku pri urฤitom zaลฅaลพenรญ) sa usรบdilo, ลพe tradiฤnรบ vรฝstuลพ moลพno nahradiลฅ vรฝstuลพou rozptรฝlenou, priฤom sa vรฝznamne skrรกti ฤas potrebnรฝ na vรฝrobu konลกtrukcie aย dosiahnu sa รบspory na inak ฤasovo nรกroฤnรฝch procesoch viazania alebo zvรกrania vรฝstuลพnรฝch mreลพรญ. ฤalลกou nespornou vรฝhodou je, ลพe vlรกkna vย betรณne zvyลกujรบ jeho hรบลพevnatosลฅ aย absorpciu energie vo forme nรกrazov alebo vibrรกciรญ. Vlรกknobetรณn je vรฝhodnรฝ aj pri zhotovovanรญ stavebnรฝch konลกtrukciรญ, pri ktorรฝch sa predpokladรก (dovoฤพuje) vznik trhliny, pretoลพe prรกve vlรกkna zabezpeฤujรบ spolupรดsobenie susednรฝch betรณnovรฝch krรฝh aย redukujรบ tak lokรกlnu deformรกciu konลกtrukcie pri zaลฅaลพenรญ.
Vย inom ลกtรกdiu zase pomรกhajรบ distribuovaลฅ aย prenรกลกaลฅ vnรบtornรฉ napรคtia vย tuhnรบcom aย tvrdnรบcom kompozite tak, aby zostal celistvรฝ aย mohol dosiahnuลฅ poลพadovanรบ ลพivotnosลฅ, ฤo je dรดleลพitรฉ najmรค pri vรฝznamnรฝch konลกtrukciรกch vystavenรฝch agresรญvnym vplyvom. Uvedenรฉ vรฝhody vlรกknobetรณnu sรบ len akousi laickou informรกciou, sย ktorou si vลกak stavebnรฝ inลพinier nemรดลพe vystaฤiลฅ. รลพitkovรฉ vlastnosti treba preto hodnotiลฅ zย hฤพadiska materiรกlov vlรกkien, ฤรญm sa zadefinuje aj oblasลฅ ich pouลพitia.
Na zabezpeฤenie sprรกvnej funkcie vlรกknobetรณnovej konลกtrukcie aย zamedzenie vzniku jej potenciรกlnych neskorลกรญch porรบch treba rozliลกovaลฅ aspoล dve zรกsadnรฉ oblasti pouลพitia vlรกkien do vlรกknobetรณnu. Prvou je oblasลฅ statickรก. Vlรกkna navrhnutรฉ vย urฤitej dรกvke majรบ รบplne alebo ฤiastoฤne nahradiลฅ oceฤพovรบ prรบtovรบ alebo sieลฅovรบ vรฝstuลพ. Vzhฤพadom na materiรกlovรฉ charakteristiky ocele, ktorรบ vlรกkna nahrรกdzajรบ, treba, aby aj tieto vlรกkna dosahovali vysokรบ pevnosลฅ vย ลฅahu, vysokรบ ลฅaลพnosลฅ, vysokรฝ modul pruลพnosti aย vysokรบ sรบdrลพnosลฅ sย cementovรฝm tmelom. Odhliadnuc od najnovลกรญch dvojzloลพkovรฝch vlรกkien, sรบ na toto pouลพitie vhodnรฉ len oceฤพovรฉ vlรกkna (STNย EN 14889-1).
Samozrejme, ani vย prรญpade oceฤพovรฝch vlรกkien nie je vlรกkno ako vlรกkno, aย preto treba braลฅ do รบvahy jeho pozdฤบลพny tvar, tvar aย priemer prieฤneho rezu, dฤบลพku, ako aj technolรณgiu vรฝroby, sย ktorou รบzko sรบvisรญ
drsnosลฅ povrchu aย sรบdrลพnosลฅ sย cementovรฝm tmelom [6] (obr.ย 3ย aลพย 5). Vลกetky tieto charakteristiky majรบ zรกsadnรฝ vplyv na spracovateฤพnosลฅ ฤerstvรฉho vlรกknobetรณnu aย na mechanickรฉ vlastnosti zatvrdnutรฉho vlรกknobetรณnu โ nepriamo prostrednรญctvom spracovateฤพnosti (aย sรบvisiacej homogenity), ale aj priamo, aย to prostrednรญctvom รบฤinnej plochy prierezu vlรกkien [7]. Oceฤพovรฉ vlรกkna sa teda navrhujรบ na statickรฉ pรดsobenie vย betรณne. Ich รบlohou je prenos statickรฝch aย dynamickรฝch zaลฅaลพenรญ pรดsobiacich na konลกtrukciu. Na tieto รบฤely aย beลพnรฉ zaลฅaลพenia sa odporรบฤajรบ navrhovaลฅ vย dรกvkach vย rozpรคtรญ pribliลพne od 30 do 90 kg/m3 [8]. Vlรกknobetรณn sย takouto dรกvkou vlรกkien bezpeฤne zaistรญ prenos napรคtรญ vyvolanรฝch zaลฅaลพenรญm aย vย prasknutom priereze, teda po prekroฤenรญ medze รบmernosti, aย tak zaisลฅuje reziduรกlnu pevnosลฅ.
Obr. 3ย Oceฤพovรฉ vlรกkna vlnitรฉ sย dฤบลพkou 60 mm | Obr. 4ย Oceฤพovรฉ vlรกkna sย dฤบลพkou 20 mm sย hรกฤikom na konci |
Obr. 5ย Oceฤพovรฉ vlรกkna sย dฤบลพkou 6 mm | |
Obr. 6ย Polymรฉrovรฉ fibrilovanรฉ vlรกkna |
Druhรบ oblasลฅ pouลพitia zameranรบ na celistvosลฅ aย trvanlivosลฅ konลกtrukcie moลพno bez akรฝchkoฤพvek pochybnostรญ vztiahnuลฅ priamo na syntetickรฉ (polymรฉrovรฉ) vlรกkna (STN EN 14889-2). Syntetickรฉ vlรกkna sa rozdeฤพujรบ podฤพa technolรณgie vรฝroby na monofilamentnรฉ aย fibrilovanรฉ (obr.ย 6). Zatiaฤพ ฤo monofilamentnรฉ sรบ na prvรฝ pohฤพad jemnรฉ aย pripomรญnajรบ vlรกkna buniฤiny, fibrilovanรฉ vlรกkna sa vyrรกbajรบ naprรญklad sekanรญm โfรณlieโ polymรฉru na vlรกkna sย poลพadovanรฝmi rozmermi. Technolรณgia vรฝroby aย sรบvisiace rozmerovรฉ vlastnosti majรบ kฤพรบฤovรฝ vplyv na rovnomernosลฅ distribรบcie vlรกkien poฤas mieลกania, aย teda aj na รบฤinnosลฅ pri obmedzovanรญ prejavov objemovรฝch zmien betรณnu [7]. Ak by sa chcel รบฤel pouลพitia polymรฉrovรฝch vlรกkien zjednoduลกiลฅ, potom by sa navrhovali na obmedzovanie vzniku zmraลกลฅovacรญch trhlรญn vย betรณne. Logicky by sa teda mohli pridรกvaลฅ do betรณnu tรฝch stavebnรฝch konลกtrukciรญ, ktorรฉ sa budรบ realizovaลฅ vย letnom obdobรญ, ลกpeciรกlne ak budรบ veฤพkou plochou vystavenรฉ prostrediu sย nรญzkou relatรญvnou vlhkosลฅou. Zvlรกลกtnu pozornosลฅ aย zvรกลพenie pouลพitia syntetickรฝch vlรกkien si vyลพadujรบ stavebnรฉ konลกtrukcie, ktorรฉ budรบ maลฅ celospoloฤenskรฝ vรฝznam, resp. oฤakรกva sa od nich dlhรก ลพivotnosลฅ, aย to najmรค ak budรบ vystavenรฉ agresรญvnemu prostrediu, ktorรฉ by degradรกciu stavebnej konลกtrukcie prostrednรญctvom zmraลกลฅovacรญch trhliniek rapรญdne urรฝchฤพovalo. Vo vลกeobecnosti sa odporรบฤa dodrลพaลฅ dรกvkovanie minimรกlne 0,9 kg/m3, no ukazuje sa, ลพe so zvyลกujรบcou sa jemnosลฅou vlรกkien (hlavne pri monofilamentnรฝch) moลพno bezpeฤne znรญลพiลฅ dรกvku na pribliลพne 0,6ย kg/m3 [7].
Vฤaka vรฝznamnรฉmu pokroku vย oblasti nanotechnolรณgiรญ za uplynulรฉ desaลฅroฤie moลพno vyrรกbaลฅ vlรกkna do betรณnu aj na bรกze uhlรญka aย rรดznych polymรฉrov. Ako skutoฤnรฝ prevrat sa javia dvojzloลพkovรฉ polymรฉrovรฉ vlรกkna. Novou technolรณgiou vรฝroby vlรกkien pozostรกvajรบcich zย jadrovej ฤasti aย zย plรกลกลฅa (sย rรดznymi รบpravami, obr.ย 7) sa dajรบ dosiahnuลฅ mechanickรฉ vlastnosti polymรฉrovรฝch vlรกkien, akรฉ vย prรญpade klasickรฝch termoplastov dosiaฤพ neboli moลพnรฉ. Vylepลกenรฉ mechanickรฉ vlastnosti vyluฤujรบ nevรฝhody, ktorรฉ majรบ oceฤพovรฉ vlรกkna [5]. Vรฝsledky skรบลกok na vlรกknobetรณnovรฝch vzorkรกch sย pouลพitรญm dvojzloลพkovรฝch vlรกkien prezentovali vย roku 2009 laboratรณriรก EMPA. Zย vรฝsledkov vyplรฝva 10- aลพ 15-krรกt vyลกลกia sรบdrลพnosลฅ sย cementovรฝm tmelom vย porovnanรญ sย tradiฤnรฝmi polymรฉrnymi vlรกknami aย moลพnosลฅ bezpeฤnej nรกhrady dรกvky 30ย kg/m3 oceฤพovรฝch vlรกkien za dรกvku 5ย kg/m3 dvojzloลพkovรฝch vlรกkien [5].
Spolu sย vlรกknami sa vลกak vyvรญja aj trh. Eurรณpski vรฝrobcovia ponรบkajรบ ลกirokรฝ sortiment vlรกkien do vlรกknobetรณnu. Vลกetky tieto vlรกkna preลกli mnohรฝmi skรบลกkami aย preukรกzanรญm zhody. Vย sรบฤasnosti sa skรบลกky vlรกkien vykonรกvajรบ najmรค pre vรฝrobcov zย รzie, ktorรญ vย snahe oย vstup na eurรณpsky trh musia rovnako preukรกzaลฅ zhodu sย eurรณpskymi normami.
Ako sa vlรกknami zaoberรก TSรS
TSรS sa vlรกknami aย ich vplyvom na vlastnosti betรณnu zaoberรก vย rรกmci preukazovania zhody. Vย tomto prรญpade vykonรกva skรบลกky vlรกkien aย vlรกknobetรณnu vย zmysle STN EN 14889-1 tรฝkajรบcej sa oceฤพovรฝch vlรกkien aย STN EN 14889-2 tรฝkajรบcej sa polymรฉrovรฝch vlรกkien. Zย tohto procesu sa zรญskavajรบ vรฝsledky oย geometrickรฝch parametroch vlรกkien (rozmery aย tvar), ako aj oย ich mechanickรฝch vlastnostiach (pevnosลฅ vย ลฅahu, modul pruลพnosti aย ลฅaลพnosลฅ). Okrem toho sa zisลฅuje vplyv vlรกkien na vlastnosti ฤerstvรฉho aย zatvrdnutรฉho betรณnu โ vplyv na konzistenciu aย vplyv na pevnosลฅ vย ลฅahu (pri ohybe). Vplyv vlรกkien na betรณn sa overuje na vzorkรกch vyrobenรฝch zย referenฤnรฉho betรณnu podฤพa STN EN 14845-1. Konzistencia ฤerstvรฉho betรณnu bez vlรกkien aย sย vlรกknami sa overuje podฤพa STN EN 12350-3. Vplyv vlรกkien na ลฅahovรฉ vlastnosti betรณnu sa overuje skรบลกanรญm pevnosti vย ลฅahu pri ohybe betรณnovรฝch trรกmcov sย meranรญm reziduรกlnej (zostatkovej) pevnosti podฤพa STN EN 14651.
Kritรฉriรก hodnotenia vplyvu vlรกkien na pevnosลฅ betรณnu sรบ uvedenรฉ vย STN EN 14845-2.
Meranie obsahu vlรกkien vย ฤerstvom aย zatvrdnutom betรณne sa vykonรกva podฤพa ENย 14721. Zย tรฝchto skรบลกok pochรกdzajรบ rozsiahle databรกzy vรฝsledkov. Sortiment vlรกkien aย ich parametrov je natoฤพko ลกirokรฝ, ลพe vytvorenie ลกtatisticky pouลพiteฤพnรฝch vรฝberov sย viacerรฝmi rovnakรฝmi znakmi aย odvodenie vลกeobecne platnรฝch zรกvislostรญ je prakticky nemoลพnรฉ.
Okrem toho TSรS pรดsobรญ aj ako znaleckรก organizรกcia, diagnostickรฉ pracovisko aย akreยญditovanรฉ laboratรณrium. Zย tรฝchto ฤinnostรญ sa zรญskavajรบ poznatky zย reรกlnych aplikรกciรญ vlรกknobetรณnu na stavbรกch na Slovensku. Zvyฤajne sa vลกak zamestnanci TSรS dostanรบ kย tรฝmto stavebnรฝm konลกtrukciรกm
aลพ ex post. Hฤพadajรบ sa prรญฤiny vzniku poruchy alebo aลพ poruchy stavebnej konลกtrukcie. Zvรคฤลกa je zรกsadnou chybou zanedbanie predvรฝrobnej prรญpravy aย overenia nielen vhodnosti receptรบry, ale aj parametrov mieลกania aย technolรณgie ukladania betรณnu.
Vย neposlednom rade sa TSรS viac ฤi menej podieฤพa na rieลกenรญ mnohรฝch vรฝskumnรฝch รบloh. Vย oblasti vlรกknobetรณnu si pozornosลฅ zaslรบลพi projekt Fiberdist pod vedenรญm Ing. Mareka ฤubeka zo Stavebnej fakulty STU, na ktorom TSรS participoval.
Zistenia TSรS
Vย roku 2008 sa vย TSรS spracovรกvala aย vyhodnocovala databรกza vรฝsledkov skรบลกok oceฤพovรฝch aย polymรฉrovรฝch vlรกkien. Napriek rรดznorodosti okrajovรฝch podmienok, resp. parametrov vlรกkien sa podarilo dospieลฅ kย niekoฤพkรฝm zรกverom aย opรญsaลฅ tak pรดsobenie vlรกkien vย betรณne.
ล tรญhlosลฅ vlรกkien (L/d) mรก vplyv na zmenu konzistencie ฤerstvรฉho betรณnu (ฤB) po ich pridanรญ. So zvyลกujรบcou sa ลกtรญhlosลฅou vlรกkien pri ich konลกtantnej dรกvke sa zniลพuje spracovateฤพnosลฅ ฤB [2]. Vlรกknobetรณn sa teda stรกva tuhลกรญm, ฤo mรก vplyv na segregรกciu zลn kameniva aย tzv. potenie betรณnu poฤas zhutลovania. Tรกto skutoฤnosลฅ sa overila skรบลกkami konzistencie vlรกknobetรณnu sย dรกvkou oceฤพovรฝch vlรกkien 25ย kg/m3. Vyhodnotenรญm vรฝsledkov sa preukรกzalo, ลพe pouลพitรญm vlรกkien so ลกtรญhlosลฅou L/d = 80 sa ฤas Vebe predฤบลพil oย 51 % aย pouลพitรญm vlรกkien so ลกtรญhlosลฅou L/d = 50 oย 21 %, ฤo potvrdilo uvรกdzanรบ sรบvislosลฅ medzi ลกtรญhlosลฅou vlรกkien aย konzistenciou vlรกknobetรณnu.
Zรกvislosลฅ konzistencie od tvaru vlรกkien (najmรค strednicovej osi) sa zisลฅovala zย vรฝsledkov skรบลกok priamych aย vlnitรฝch vlรกkien sย dฤบลพkou 50 mm, vลกetky pri dรกvkach 25โฏkg/m3. Porovnanรญm vรฝsledkov relatรญvnych zmien konzistencie sa dospelo kย zรกveru, ลพe vฤaka vlnitรฉmu tvaru vlรกkien (obr.ย 3) sa ฤas Vebe predlลพuje pribliลพne oย 15โฏ% vย porovnanรญ sย priamym tvarom. Vย tomto bode sa vลกak porovnรกvali priame vlรกkna sย vlnitรฝmi, ktorรฉ mali rรดzne ลกtรญhlosti (L/d). Dรดleลพitรฉ je preto podotknรบลฅ, ลพe ลกtรญhlosลฅ vlnitรฝch vlรกkien spรดsobila rozdiel ฤasov Vebe medzi tรฝmito dvoma vzorkami aลพ 8 %.
Reziduรกlna pevnosลฅ vย ลฅahu pri ohybe fR (po vzniku trhliny vย celom priereze) sa stanovuje pri jednotlivรฝch deformaฤnรฝch stupลoch takzvanรฝch CMOD (crack mouth opening displacement โ obr.โฏ2). Integrovanรญm vรฝslednรฉho spojitรฉho pracovnรฉho diagramu sa sekundรกrne zรญska obraz oย schopnosti telesa absorbovaลฅ zaลฅaลพovaciu energiu, ฤo vyjadruje tuhosลฅ kompozitu [2]. Ovplyvลuje ju vย prvom rade mnoลพstvo pridanรฝch vlรกkien vyjadrenรฉ zvyฤajne hmotnostnou dรกvkou ฤB (kg/m3). Vย zรกsade platรญ jednoduchรก รบvaha, ลพe ฤรญm je dรกvka vlรกkien vyลกลกia, tรฝm viac ich je vhodne orientovanรฝch na prenos zaลฅaลพenia, aย teda pรดsobia ako vรฝstuลพovรฉ elementy umoลพลujรบce zmenลกiลฅ hrรบbku vlรกknobetรณnovej konลกtrukcie [1]. Vplyv dรกvky vlรกkien sa hodnotil na dรกvkach sย hmotnosลฅou 20 aย 25 kg/m3 veฤพmi podobnรฝch vlรกkien (nie vลกak รบplne totoลพnรฝch). Vรฝsledky sรบ zachytenรฉ na obr. 8. Porovnanรญm vzoriek sย rovnakรฝmi znaฤkami sa zistilo zvรฝลกenie reziduรกlnej pevnosti vย ลฅahu pri CMOD 3,5 mm oย 0,26 aลพ 0,39ย MPa, ฤo predstavuje relatรญvnu zmenu oย 14 aลพ 30ย %.
Reziduรกlnu pevnosลฅ ovplyvลuje aj tvar vlรกkien. Vychรกdzalo sa zย predpokladu, ลพe zloลพitejลกรญ tvar vlรกkien zabezpeฤuje ich lepลกie zakotvenie vย cementovom tmele, ฤiลพe vyลกลกie vรฝslednรฉ fR. Vย prรญpade vlnovkovรฝch vlรกkien vย porovnanรญ sย priamymi sย prostรฝmi sย hรกฤikmi na koncoch (obr.ย 4) sa oฤakรกvali vyลกลกie reziduรกlne pevnosti. Porovnanie vรฝsledkov skรบลกok na vlรกknach priamych aย vlnitรฝch vย dรกvkach 25โฏkg/m3 podฤพa obr.โฏ9 viedlo kย prekvapivรฉmu zรกveru. Vlnitรฉ vlรกkna vykazovali poฤas celej skรบลกky oย 17 aลพ 34โฏ% niลพลกie reziduรกlne pevnosti ako priame vlรกkna sย hรกฤikmi aย sย rastรบcim CMOD sa fR zniลพovalo ฤoraz rรฝchlejลกie. Predpokladรก sa, ลพe vรฝsledok moลพno vysvetliลฅ vyrovnรกvanรญm zvlnenรฉho tvaru vlรกkien, no zatiaฤพ je to len domnienka.
Obr. 8ย Vplyv dรกvky vlรกkien na reziduรกlnu pevnosลฅ (ฤรญslo vย oznaฤenรญ znamenรก dรกvku vย kg/m3)
Obr. 9ย Vplyv tvaru pozdฤบลพnej osi vlรกkien na reziduรกlnu pevnosลฅ
(ฤรญslo v oznaฤenรญ znamenรก dรกvku vย kg/m3)
Technologickรก nรกroฤnosลฅ vlรกknobetรณnov
Pri nรกvrhu vlรกknobetรณnu sa vychรกdza zย predpokladu, ลพe vลกetky oceฤพovรฉ vlรกkna sรบ vย betรณne rovnomerne rozptรฝlenรฉ (distribuovanรฉ) aย orientovanรฉ vลกetkรฝmi smermi. Vย takom prรญpade by jedna tretina vลกetkรฝch vlรกkien mala byลฅ orientovanรก vย smere kaลพdej zย troch hlavnรฝch osรญ (smerov). Do vรฝpoฤtu na prenรกลกanie รบฤinkov urฤitรฉho zaลฅaลพenia preto vstupuje jedna tretina dรกvky oceฤพovรฝch vlรกkien. Vย praxi sa moลพno stretnรบลฅ sย problรฉmom, ลพe sa nedodrลพiavajรบ minimรกlne odporรบฤanรฉ dรกvky vlรกkien 30ย kg/m3.
Dosiahnutie vyลพadovanรฝch materiรกlovรฝch charakteristรญk vlรกknobetรณnu je podmienenรฉ nielen sprรกvnym vรฝberom jednotlivรฝch zloลพiek, ale aj sprรกvnou metรณdou ich spracovania aย zabudovania do budรบcej konลกtrukcie. Tรก po vyzretรญ plnรญ svoju funkciu. Funkฤnรฉ poลพiadavky aย vlastnosti sรบ vย celom priereze aย objeme rovnakรฉ. Vlรกkna rozmiestnenรฉ rovnomerne takรฉto vlastnosti zabezpeฤujรบ. Ich smer aย orientรกcia by mali maลฅ okolo kaลพdej osi vย trojdimenzionรกlnom priestore rovnakรฉ zastรบpenie. Zabezpeฤiลฅ takรบto homogenitu je nรกroฤnรฉ, pretoลพe existuje veฤพa vstupnรฝch faktorov, ktorรฉ ovplyvลujรบ ลพiadanรฉ vรฝsledky. Namieste je preto kontrola aย overovanie rozmiestnenia vlรกkien, ktorรฝm by sa mali zhodnotiลฅ aย prehodnotiลฅ vลกetky alebo aspoล ฤasลฅ procesov vรฝroby vlรกknobetรณnovej konลกtrukcie. Od momentu zaฤatia pridรกvania navrhnutej dรกvky oceฤพovรฝch vlรกkien (stanovenรฉho typu) do betรณnu zaฤรญnajรบ proces vรฝroby vlรกknobetรณnovej konลกtrukcie ovplyvลovaลฅ ฤinitele, ktorรฉ majรบ priamy aj nepriamy vplyv na distribรบciu vlรกkien, aย teda aj na vlastnosti vรฝslednej vlรกknobetรณnovej konลกtrukcie. Takรฝchto ฤiniteฤพov sa beลพne vyskytuje pribliลพneย 20. Zistili sa rรดzne zรกvislosti medzi geometriou vlรกkien, ฤasom aย rรฝchlosลฅou mieลกania vlรกknobetรณnu. Nie je moลพnรฉ ich vลกak zovลกeobecniลฅ na akรบkoฤพvek receptรบru betรณnu aย typy vlรกkien. Vlรกknobetรณn preto zatiaฤพ zostรกva materiรกlom sย veฤพkรฝm potenciรกlom, no vย dรดsledku nedostatoฤnรฉho poznania aย priebeลพnej vรฝrobnej kontroly sa vย konvenฤnom pozemnom staviteฤพstve oklieลกลฅuje jeho pouลพรญvanie len na nenosnรฉ (zvyฤajne ploลกnรฉ) stavebnรฉ konลกtrukcie, ako sรบ naprรญklad roznรกลกacie dosky podlรกh. Vย prรญpade moลพnosti zabezpeฤenia rovnomernej distribรบcie oceฤพovรฝch vlรกkien vย betรณne aย jej kontroly by sa dali zย vlรกknobetรณnu realizovaลฅ aj niektorรฉ nosnรฉ konลกtrukฤnรฉ prvky.
Vย rรกmci vรฝrobno-kontrolnรฝch skรบลกok vlรกknobetรณnovรฝch konลกtrukciรญ sa vyลพaduje kontrola mnoลพstva (rovnomernosti distribรบcie vlรกkien) postupom podฤพa STN EN 14721+A1: 2008. Metรณda vลกak charakterizuje len rovnorodosลฅ sรบboru vzoriek odobratรฝch poฤas vyprรกzdลovania autodomieลกavaฤa. Je stanovenรฉ kritรฉrium na maximรกlny rozdiel medzi zistenรฝm mnoลพstvom vlรกkien aย predpรญsanou receptรบrou do 10โฏ%. Vรฝsledky nemoลพno interpretovaลฅ vย zmysle rovnomernosti distribรบcie vย urฤitej ฤasti konลกtrukcie aย uลพ vรดbec nie vย zmysle orientรกcie vlรกkien vย smere hlavnรฝch osรญ stavebnej konลกtrukcie. Na tieto รบฤely existujรบ rรดzne skรบลกobnรฉ metรณdy, ktorรฉ vลกak vย beลพnej stavebnej praxi dosiaฤพ nenaลกli uplatnenie, zvyฤajne pre technickรบ aย technologickรบ nรกroฤnosลฅ aย nรกroky na technickรฉ vybavenie. Ide naprรญklad oย digitรกlne snรญmkovanie aย nรกslednรบ analรฝzu (fotogrametriu). Sรบ to metรณdy, ktorรฉ si vย priebehu ostatnรฝch pribliลพne desiatich rokov nachรกdzajรบ miesto aj vย oblasti stavebnรญctva, skรบลกobnรญctva, vรฝskumu aย vรฝvoja, ฤi uลพ na รบrovni technolรณgiรญ, alebo materiรกlovรฉho inลพinierstva. Vลกetky znรกme metรณdy overovania rovnomernosti rozptรฝlenรฝch vlรกkien (CT-SCAN, X-RAY) ponรบkajรบ hodnotu rovnomernosti na jednotku objemu alebo aj plochy.
Spoluprรกca na vรฝskume aย vรฝvoji
TSรS participoval na uลพ spomรญnanom projekte Fiberdist. Projekt sa zameral na zostroยญjenie aย overenie funkฤnosti nรกstroja na fotogrametrickรฉ hodnotenie rovnomernosti rozptรฝlenia (distribรบcie) vlรกkien vย betรณne, ako sรบฤasti spracovรกvanej metodiky skรบลกania. Vytvoril sa softvรฉrovรฝ nรกstroj na analรฝzu aย zber dรกt zย digitรกlnych snรญmok prieฤnych rezov vlรกknobetรณnu, vย ktorom sa identifikujรบ oceฤพovรฉ vlรกkna, ich poฤet aย poloha. Funkฤnosลฅ aย spoฤพahlivosลฅ vrรกtane numerickรฉho stanovenia rovnomernosti distribรบcie vlรกkien sa vย tรฝchto dลoch testuje na verzii beta, priฤom sa na hodnotenie pouลพรญva 60ย vzoriek (prieฤnych rezov โ obr. 10 aย 11).
Obr. 10ย Schรฉma prieฤnych rezov skรบลกobnรฝmi telesami | Obr. 11ย Prรญklad primรกrneho grafickรฉho vรฝstuยญpu fotogrametrie |
Zรกver
Pรดvodnรฝm zรกmerom po zintenzรญvnenรญ vรฝskumu vย oblasti vlรกknobetรณnov bolo zjednoduลกenie zhotovovania vystuลพenรฝch betรณnovรฝch konลกtrukciรญ. Postupom ฤasu, vedeckรฝm pokrokom aย rozลกirovanรญm sortimentu, ale aj odhalenรญm technologickรฝch problรฉmov spracovania ฤerstvรฉho vlรกknobetรณnu sa pรดvodnรฝ zรกmer mรญลa รบฤinku. Vlรกknobetรณn je zloลพitรฝ materiรกl sย moลพnรฝm potenciรกlom na zniลพovanie prรกcnosti in situ, ale len za predpokladu, ลพe sa dรดsledne dodrลพia odporรบฤanรฉ dรกvky vlรกkien, dรดsledne sa navrhnรบ aย overia receptรบry aย technolรณgie spracovania aย vรฝrobno-kontrolnรฉ skรบลกky. Vฤaka dlhoroฤnรฝm skรบsenostiam, know-how aย technickรฉmu vybaveniu je TSรS aj vย budรบcnosti pripravenรฝ rieลกiลฅ ลกpecifickรฉ problรฉmy neustรกle sa vyvรญjajรบceho vlรกknobetรณnu sย cieฤพom zabrรกniลฅ vzniku chรฝb aย porรบch pri aplikรกcii vlรกknobetรณnu.
TEXT: Ing. Peter Briatka, PhD., Ing. Daniel Kratochvรญla
FOTO aย OBRรZKY: archรญv autorov
Ing. Peter Briatka, PhD., je vรฝskumnรฝm pracovnรญkom vย TSรS, Bratislava, so ลกpecializรกciou na technolรณgiu zhotovovania betรณnovรฝch konลกtrukciรญ.
Ing. Daniel Kratochvรญla pรดsobรญ ako posudzovateฤพ vย oddelenรญ preukazovania zhody stavebnรฝch prvkov aย lรกtok vย TSรS, Bratislava.
Recenzoval prof. Ing. Mikulรกลก ล veda, PhD., ktorรฝ pรดsobรญ na Katedre materiรกlovรฉho inลพinierstva Stavebnej fakulty STU vย Bratislave.
ฤlรกnok bol spracovanรฝ pri prรญleลพitosti 60. vรฝroฤia pรดsobenia Technickรฉho aย skรบลกobnรฉho รบstavu stavebnรฉho na stavebnom trhu.
Literatรบra
1.ย ย ย Labib, W. โ Eden, N.: An Investigation into the Use of Fibres in Concrete Industrial Ground-Floor Slabs. Liverpool: Liverpool John Moores University, 2006.
2.ย ย ย Chanh, N.: Steel Fibre Reinforced Concrete. Ho Chi Minh City University of Technology, Vietnam.
3.ย ย ย ลฝiogas, V. โ Juoฤiลซnas, S: Design and Installation Peculiarities of Monolithic Concrete Floor. Kaunas: Kaunas University of Technology, 2005.
4.ย ย ย Meda, A. โ Plizzari, G. โ Sorelli, L.: Fracture Properties of Concrete Reinforced with Hybrid Fibres.
Bergamo: University of Bergamo, 2003.
5.ย ย ย Kauffman, J. et al.: Novel bi-component fibers for the mechanical reinforecement of concrete.
In: Empa activities 08/09. Dรผbendorf: EMPA, 2009, s. 34 โ 35.
6.ย ย ย Hela, R. โ Klablena, P. โ Krรกtkรฝ, J. โ Prochรกzka, J. โ ล tฤpรกnek, P. โ Vรกcha, J.: Betonovรฉ prลฏmyslovรฉ podlahy. Praha: Informaฤnรญ centrum ฤKAIT, 2006.
7.ย ย ย Briatka, P. โ ล evฤรญk, P.: Hodnotenie vplyvu rozptรฝlenej vรฝstuลพe na vlastnosti betรณnu. In: BETON TKS, 2009, ฤ. 2, s. 74 โ 81.
8.ย ย ย Svoboda, P. โ Doleลพal, J.: Prลฏmyslovรฉ podlahy aย podlahy vย objektech pozemnรญch staveb. Bratislava:
JAGA GROUP, 2007.
ฤlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise Stavebnรฉ materiรกly.